V Ac 4

Vorlesung Anorganische Chemie I

Prof. P. Behrens / Universität Hannover

Blatt 49

Gruppe 2 – II. Hauptgruppe: Die Erdalkalimetalle

1

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Blatt 50

Gruppe 2 – II. Hauptgruppe: Die Erdalkalimetalle Ordnungszahl Z Elektronenkonfiguration Struktur Dichte / g cm–3 Smp. / °C Sdp. / °C Flammenfärbung Elektronegativität Sublimationsenthalpie / kJ mol–1 Hydratationsenthalpie / kJ mol–1 Standardpotential / V

Beryllium Be

Magnesium Mg

Calcium Ca

Strontium Sr

Barium Ba

4 [He] 2s2 hcp 1.85

12 [Ne] 3s2 hcp 1.74

20 [Ar] 4s2 ccp 1.54

38 [Kr] 5s2 ccp 2.63

56 [Xe] 5s2 bcc 3.62

1285 2477 – 1.5 321 – 2494 – 1.85

650 1105 – 1.2 148 – 1921 – 2.36

845 1483 ziegelrot 1.0 178 – 1577 – 2.87

771 1385 karminrot 1.0 165 – 1443 – 2.89

726 1696 grün 0.9 180 – 1305 – 2.90

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Blatt 51

Erdalkalimetalle

Ca

Be

Mg

Sr

Ba

Ra

3

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Blatt 51

Strukturen der Erdalkalimetalle Be, Mg: hcp hexagonal-dichteste Packung hexagonal close-packed hcp

c.n.: 12 RE: 74 %

4

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Blatt 52

Strukturen der Erdalkalimetalle Ca, Sr: ccp kubisch-dichteste Packung cubic close-packed ccp

c.n.: 12 RE: 74 %

5

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Blatt 53

Strukturen der Erdalkalimetalle Vergleich hcp / ccp hexagonal-dichteste Packung hexagonal close-packed hcp

kubisch-dichteste Packung cubic close-packed ccp

c.n.: 12 RE: 74 %

6

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Blatt 54

Strukturen der Erdalkalimetalle Ba: bcc kubisch-innenzentrierte Packung body-centered cubic

c.n. 8 + 6 RE 68 %

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Blatt 55

Erdalkalimetalle Ionenradien und Ladungsdichten Ion

Ionenradius /Å

Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+

0.73 1.16 1.52 1.66 1.81

Ladungsdichte / C mm–3 98 24 11 8 6

Ion

Ionenradius /Å

Ladungsdichte / C mm–3

Be 2+ Mg 2+ Ca2+ Sr 2+ Ba 2+

0.41 0.86 1.14 1.32 1.49

1100 120 52 33 23

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Rang 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Element O Si Al Fe Ca Mg Na K Ti H P Mn F Ba Sr S

Häufigkeit / ppm

Sauerstoff 455000 Silicium 272000 Aluminium 83000 Eisen 62000 Calcium 46600 Magnesium 27640 Natrium 27000 Kalium 18400 Titan 6320 Wasserstoff 1520 Phosphor 1120 Mangan 1060 Fluor 544 Barium 390 Strontium 384 Schwefel 340

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Blatt 56

Häufigkeiten der Elemente: Rang Erdalkalimetalle 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

C Zr V Cl Cr Ni Rb Zn Cu Ce Nd Ln Y Co Sc Nb

Kohlenstoff Zirconium Vanadium Chlor Chrom Nickel Rubidium Zink Kupfer Cer Neodym Lanthan Yttrium Cobalt Scandium Niob

180 162 136 126 122 99 78 76 68 66 40 35 31 29 25 20

33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

Element Häufigkeit / ppm N Ga Li Pb Pr B Th Sm Gd Dy Er Yb Hf Cs Br U

Stickstoff Gallium Lithium Blei Praseodym Bor Thorium Samarium Gadolinium Dysprosium Erbium Ytterbium Hafnium Cäsium Brom Uran

19 19 18 13 9 9 8 7 6 5 4 3 3 3 2 2

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Blatt 57

Erdalkalimetalle: Vorkommen Beryllium

Beryll

Beryll, Varietät Aquamarin

Beryll, Varietät Smaragd

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Blatt 58

Erdalkalimetalle: Vorkommen Magnesium & Calcium

Dolomiten

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Blatt 59

Erdalkalimetalle: Vorkommen Calcium

Wetterstein, ein Kalkgebirge

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Blatt 60

Erdalkalimetalle: Vorkommen Calcium

Calcit

Doppelspat

Gips

Marmor

Fluorit aus: „Allgemeine und Anorganische Chemie (Binnewies, Jäckel, Willner, Rayner-Canham)

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Blatt 61

Erdalkalimetalle: Berylliumverbindungen

Struktur von Berylliumchlorid und Berylliumhydrid: Ketten kantenverknüpfter Tetraeder Cl

Cl 2

Be Cl

Cl 2

Be Cl

Cl 2

Be Cl

Cl 2

Be Cl

Cl 2

Be Cl

Cl 2

2

Be Cl

Be Cl

Schematische elektronische Struktur von Berylliumchlorid H

H Be H

H Be

H

H Be

H

H Be

H

H Be

H

H Be

H

Be H

Schematische elektronische Struktur von Berylliumhydrid

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Erdalkalimetalle wichtigste chemische Produkte Rang Produkt 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Produktion / Mt a–1

Rang

146 128 110 100 75 60 48 39 35

10 11 12 13 14 15 16 17 18

Schwefelsäure Calciumoxid Ammoniak Sauerstoff Ammoniumnitrat Stickstoff Ethen Natriumhydroxid Chlor

Produkt

Blatt 62

wichtigste Metalle Rang

Produktion / Mt a–1

Soda Propen Salpetersäure Methanol Benzol Phosphorsäure Ethanol Vinylchlorid Salzsäure

32 26 25 21 20 20 16 15 12

1 2 3 4 5 6 7

Metall Eisen Aluminium Kupfer Mangan Zink Blei Chrom

Produktion / Mt a–1 717 24 11 9 7 5 3

wichtigster Baustoff Rang

Baustoff

Produktion / Mt a–1

1

Zement

1400

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Blatt 63

Erdalkalimetallverbindungen: Calcium Kalkbrennen 3

1

540

908

T / °C

12 6 14 8 20

Dissoziationsdruck / bar

MgCO3 CaCO3

Sr CO Ba 3 CO

Dissoziationsdrücke der Erdalkalimetallcarbonate

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Blatt 64

Erdalkalimetallverbindungen: Calcium

gelöstes CaCO3 / mg l

−1

Löslichkeit von Calciumcarbonat 300 250 200 150 100 50 0

0

10 20 30 40 50 −1 physikalisch gelöstes CO2 / mg l

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Blatt 65

Erdalkalimetallverbindungen Komplexverbindungen O

O CH2−C

C−CH2 O O C−CH2 O

Mg

O

C

O H2O

O

O O

O CH2−C

2−

H2O

O

O

N−CH2−CH2−N

O

O

O

Ca

O C

N CH2 C H2C C N H2C CH2 CH2 H2C

[Mg (EDTA) (H2O)]2−

O O

O O

2−

OH2

O

C

C CH N 2 H C 2 C C H2C N CH2 CH 2 H2C

O O

[Ca (EDTA) (H2O)2]2−

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Blatt 66

Erdalkalimetallverbindungen Biologische Bedeutung Chlorophyll a

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Blatt 67

Erdalkalimetallverbindungen Biologische Bedeutung Biominerale

Abaloneschale aus CaCO 3

Seeigel mit Calcitstacheln

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Blatt 68

Erdalkalimetallverbindungen Biologische Bedeutung Biominerale

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