Der Schmelzpunkt von Salzen

Der Schmelzpunkt von Salzen
Vergleich die Smp. der
Salze (links). Welche Rolle
könnten die Ionenradien
bzw. die Ladung der
enthaltenen Ionen spielen?
Der Schmelzpunkt von Salzen ist
i.d.R. sehr hoch. Er hängt ab von der
Gitterenergie. Sie hängt u.a. von
der Stärke der Anziehungskraft der
Ionen ab, die nach dem CoulombGesetz berechnet wird.
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Gitterenergien
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Eigenschaften von Salzen I
1. Die Kräfte zwischen den Ionen eines
Salzgitters sind sehr hoch. Bei der Bildung
eines Salzes aus den Elementen wird viel
Energie frei. Daher sind die Gitter stabil.
Salze haben einen hohen Schmelzpunkt.
Smp. NaCl: 801 °C
MgO: 2800°C
Die Ladung und die Größe von Ionen
bestimmt die Gitterenergie und damit den
Smp. des Salzes. Je höher die Ladung
der Ionen und je näher ihr
Ladungsmittelpunkt beieinander, desto
besser der Zusammenhalt. Ordne die
Smp. Von LiI, NaCl, MgO
2. Salze sind spröde.
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Eigenschaften von Salzen II
3. Salze bestehen aus Ionen, also aus Ladungsträgern.
Im festen Zustand sind diese unbeweglich in das
Ionengitter eingebaut. Eine Schmelze bzw. eine Lösung
eines Salzes enthalten dagegen frei bewegliche Ionen
und leiten den elektrischen Strom.
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Elektrolyse
Bei der Elektrolyse werden die Umkehrreaktionen der
Salzbildung aktiv (unter Energieverbrauch) erzwungen.
Dabei bilden sich die Elemente, aus denen das Salz
entstand zurück.
Auf diese Weise wird u.a. Chlor aus Kochsalz gewonnen.
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Warum braucht es viel
Energie um frei
bewegliche Ionen in einer
Schmelze zu erzeugen,
aber wenig Energie, um
Salz in Wasser zu lösen
und dabei eine leitfähige
Lösung herzustellen?
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Lösen von Salzen
Video
Gleichung
Schülerversuch
und Energien
Das Lösen von Salzen funktioniert oft schon bei
Raumtemperatur. Die Energie, um das Gitter aufzubrechen,
muss dabei von irgendwo her kommen.
Löse die drei ausgegebenen Salze in etwas Wasser und fühle,
ob beim Lösungsvorgang Energie verbraucht wurde oder frei
wurde?
Wie hängen deine Beobachtungen mit der Ionenladung und
dem Ionenradius zusammen?
Warum lösen sich Salze in warmem Wasser besser?
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Gitter- und Hydrationsenergien
Beim Lösen von Salzen bilden sich Ionen. Diese werden in
Wasser von Wasserteilchen umgeben. Es bildet sich eine
sog. Hydrathülle. Bei der Ausbildung dieser Hülle wird
Energie frei.
Kannst du die Ergebnisse des Versuches mit Hilfe der
Energien in der Tabelle deuten?
Warum lösen sich manche Salze (CaCO3) fast gar nicht?
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Taschenwärmer
Das Salz im Taschenwärmer ist Natriumacetat. Beim Lösen
dieses Salzes wird der Umgebung viel Energie entzogen
(Taschenwärmer im heissen Wasser). Diese Energie wird
wieder frei, wenn die Ionen ihre Hydrathülle abgeben und ins
Kristallgitter zurück finden.
Stichwort: Kristallwasser
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Zusammenfassung
- Salze sind Ionenverbindungen, die Kristallgitter
bilden. Die Gitter halten durch gegenseitige Anziehung
positiver Kationen und negative Anionen zusammen.
- Die Stärke der Anziehung hängt von der
Ionenladung und den Ionenradien (Abstand der
Atomkerne) ab und findet sich in der
Gitterenergie wieder.
- Je kleiner und höher geladen ein Ion ist, desto
grösser wird die Gitterenergie eines Salzes sein,
welches das Ion enthält.
- Ebenso gilt aber, dass je kleiner und höher geladen
ein Ion ist, die Hydratationsenergie grösser
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ist, wenn dieses Ion in Wasser gelöst wird.
Zusammenfassung II
- Beim Lösen von Salzen muss die Gitterenergie
aufgewendet werden und die Hydratationsenergie wird
frei.
- Je grösser der Abstand der Energien, desto mehr
Energie wird benötigt oder wird frei und die Löslichkeit
ist temperaturabhängig.
- Ist ein Lösungsvorgang endotherm, so steigt, die
Löslichkeit mit steigender Temperatur (und
umgekehrt).
- Ist der Abstand der Energien sehr gross, so wird
entweder sehr viel Lösungswärme frei, oder das Salz
ist unlöslich.
Aufgabe: Zeichne Energiediagramme zu den vier
beschriebenen Möglichkeiten.
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Energiediagramme
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Denkaufgabe
Hinweis:
NO3- und
SO42- sind
ebenfalls
Ionen
- Salze sind in Wasser oft löslich.
- Die Löslichkeit ist eine (oft)
temperaturabhängige Stoffeigenschaft.
- Löslichkeiten (in g/100g Lösungsmittel)
unterscheiden sich z.T. deutlich.
- Salze deren Gitterenergie sehr hoch ist und die
Ionen enthalten, die nur geringe Hydratationsenergien haben, sind schwerlöslich.
- Schau dir folgende Löslichkeiten an:
Löslichkeiten (bei 20°C; pro 100g Wasser): AgNO3: 245g; NaNO3:
88g; NaCl: 36g; AgCl: 0,00015g; Na2SO4: 170g ;BaCl: 37,5g;
Ba2SO4: 0,000235g
Mische je zwei der ausgeteilten Lösungen auf der Folie (je ein
Tropfen) und beobachte was passiert.
Sollte die Lösung sich verändern, überlege, welcher Stoff
entstanden sein könnte und formuliere eine Reaktionsgleichung.
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Fällungen
Eine Reaktion bei der sich ein schwerlöslicher Feststoff
aus einer Lösung abscheidet nennt man Fällung.
Ionen eines schwerlöslichen Salzes werden zusammen
gebracht. Die Gitterenergie, die frei wird, wenn das feste
Salz entsteht, ist gross.
Wozu könnte eine Fällung eingesetzt werden?
Wie kann man noch ein Salz aus einer Lösung ausfällen?
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Salze: Was war da noch?
Elektrolyse von Salzlösungen und
Schmelzen
Abbau von Steinsalz
Gewinnung von Meersalz
Herstellung von Natrium und Chlor
Iod- und Fluorsalze für den Körper
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Das Donator-AkzeptorPrinzip
Was ist ein Donator (engl. donation)?
Was wir bei der Bildung eines Salzes von einem Stoff
auf einen anderen Übertragen?
Was passiert bei einer Oxidation (lat. dare)?
Was ist ein Akzeptor (engl. to accept)?
Welcher Stoff wird bei einer Verbrennung reduziert
(lat. reducere)?
Was bedeutet der Begriff Redoxreaktion?
Gib ein Beispiel in Form einer korrekten
Reaktionsgleichung an.
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Rekapitulation Salze
- Salze bilden Ionengitter.
- Gitter von Salzen der allgemeinen Verhältnisformel AB
bilden in Abhängigkeit des Ionenradienverhältnisses
untersch. Gitter.
Welche Koordinationszahlen kommen vor?
- Salze haben hohe Schmelzpunkte. Diese kommen auf
Grund der hohen Gitterenergie zustande.
Wovon hängt die Gitterenergie ab?
Ordne nach steigendem Smp.: CaI2, KCl, MgS, LiCl, KI,
Al2O3
- Salze sind spröde.
Warum zerspringen Salze?
- Salzschmelzen und Salzlösungen leiten den elektrischen
Strom.
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Welche Voraussetzung braucht es für Leitfähigkeit?
Einstieg: Lösen von Salzen
- Wie ist das Wasserteilchen aufgebaut?
- Wie ist die Ladung im Wasserteilchen verteilt?
- Warum ziehen sich die Ionen, die im Wasser gelöst
sind, nicht gegenseitig an?
- Was passiert, wenn in eine gesättigte Lösung
weiteres Salz gegeben wird?
- Wie notiert man das Lösen eine Salzes in Wasser
mit Hilfe einer Reaktionsgleichung? Ist das Lösen eine
chemische Reaktion???
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