Grenzformeln von BrF5 und Redoxreaktionen allgemein
Ahoi Leute,
ich schreibe nächste Woche meine erste AC-Klausur (ist schon die Nachklausur, d.h. die muss ich gut und gern bestehen) und habe noch ein paar Lücken.
Bin nun in mehreren Vor- und Probeklausuren auf eine immer ähnliche Aufgabe gestoßen: "Die Ergebnisse neuerer quantenmechanischer Berechnungen zeigen, dass entgegen der klassischen VB-Theorie die Beteiligung von d-Orbitalen an der Ausbildung von Bindungen sehr gering ist." - okay, akzeptiert - "Zeichnen Sie Grenzformeln von BrF5, die diesen Sachverhalt berücksichtigen!"
Wie stelle ich das nun an bzw wie wirkt sich die Kenntnis nun auf das Aussehen des Moleküls aus? Ich weiß, dass das BrF5-Molekül nach VSEPR pyramidal gebaut ist, bzw bipyramidal, wenn man die freien Valenzelektronen des Brom-Atoms mit betrachtet. Was genau mache ich nun anders als sonst?
Frage 2: In der Schule hatte ich insgesamt kaum Chemie, da sich sonst niemand für den Unterricht interessierte und die Lehrer deshalb viel ausgelassen haben und jetzt im Studium merke ich langsam die Unsicherheiten.... In der organischen Chemie kenne ich mich bezüglich der Reaktionsmechanismen aus und kann die Schemata erfolgreich anwenden. In der Anorganischen Chemie wirkt alles so unstrukturiert auf mich. Woher weiß ich, wie die Produkte aussehen, wenn ich nur Edukte kenne und von Beobachtungen oder Stabilität der möglichen entstehenden Stoffe keine Ahnung habe?
Wenn ein Ligandenaustausch stattfindet, sehe ich das meist und wie die Atome von den Valenzelektronen her zusammenpassen ist auch keine Frage. Trotzdem finde ich bei den meisten Aufgaben mit Redoxreaktionen mit mehreren Reaktionspartnern oft ganz andere Produkte als die gesuchten und es passt trotzdem. Gibt es hier irgendwelche Schemata, an die ich mich halten kann?
Eine der Aufgaben, die ich beispielsweise falsch gemacht habe, ist die Reaktion von Iodionen und Nitritionen in saurer Lösung. Hätten NO2^- und I^- nicht auch einfach protoniert werden können anstatt zu Elementarem Iod und Stickstoff zu reagieren (hier wäre wahrscheinlich das Problem, dass die Säure nicht konzentriert ist, oder)? Und woher weiß ich, was wirklich entsteht, wenn es mehrere Möglichkeiten gibt?
5 Antworten
"Bei keiner Interhalogenverbindung ist ein d-Orbital hybridisiert. Vielmehr lagern sich die Fluoratome (bei ICl3 die Chloratome) an freie, unhybridisierte p-Orbitale an, und bilden eine Vier-Elektronen-drei-Zentren-Bindung, im Einklang mit der Oktettregel."
http://de.wikipedia.org/wiki/Interhalogenverbindungen
Ist mir jetzt ehrlich gesagt auch neu.... besonders, dass die sich da groß auf die Oktettregel beziehen, wo die doch eigentlich eh nur bis Stickstoff gilt und nichtmal bis dort streng.
Auch der HoWi hat mir auf die Schnelle keine klare Antwort gegeben.
Ob der Dozent da von euch erwartet, dass ihr Mehrzentrenbindungen in der Aufgabe zeichnet, weiß ich nicht. Ich schlage vor, du schaust mal in deinen Vorlesungsunterlagen nach, was ihr dazu besprochen habt. Die Aufgabe kam bestimmt nicht aus heiterem Himmel, da braucht man schon Vorwissen, was ihr vermutlich behandelt habt.
Soviel zu Brompentafluorid...
2: Wie die Produkte aussehen, kann man in der AC ohne tieferes Wissen eigentlich nur lernen... man kann sich über Orbitalbesetzungen o.ä. überlegen, was da die stabilen Oxidationsstufen sind etc., aber drauf verlassen kann man sich dort nicht.
Wie intensiv ist denn eure Vorlesung? Bei uns gabs ne extra Vorlesung nur über Element-Chemie... da wurde jede Gruppe zerpflückt, danach musste man wissen, welche Verbindungen/Oxidationsstufen stabil sind und welche nicht.
Ich vermute, dass ihr das für die Hauptgruppen wissen müsst (Interhalogene, Oxo-Verbindungen etc.) aber keinesfalls für die Nebengruppen.
Wirklich Rat kann dir da keiner mal eben geben, besonders weil man nicht weiß, was du wissen musst und was nicht. Am besten du hältst dich einfach an deine Vorlesung.
Mehrere mögliche Produkte bei den Redoxreaktionen kommen vor allem auf Reaktionsbedingungen, Milieu und Koordination mit Liganden an. Wie botanicus schon erwähnt hat, sind die Produkte da nicht so eindeutig wie das in der organischen Chemie oft der Fall ist.
PS: Der Tag "Allgemeinwissen" birgt eine gewisse Ironie ;)
Unser Chemie Prof hat solche Verbindungen gerne auch mal ionisch gezeichnet um eine Oktetterweiterung zu vermeiden.
Z.B. so für PF5 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3b/PF5\_oktett.png/110px-PF5\_oktett.png
Ich habe nie gesagt, dass er dies als tatsächliche Bindungssituation dargestellt hat. Er hat dies nur so gezeichnet, um eine hypervalente Lewis-Strukturformel zu vermeiden. Ich vermute das dies dort auch gefragt ist. Die Frage hört sich stark nach AC-Basis/Allgemeiner Chemie an. Dort werden Mehrzentrenbindungen noch nicht vertieft behandelt.
Uff, viel auf einmal ...
Wenn die d-Orbitale nicht wirklich beteiligt sein sollen, weiß ich auch nicht, wie man ein BrF5 formulieren soll. Es ist eines der Teilchen, für die man die Oktettüberschreitung einfach braucht (wie für Polyiodidionen). Es sei denn, man greift zu einer Art Wechselspielchen, bei dem bei den einzelnen Grenzzuständen jeweils eines der Fluoridionen einzeln (isoliert) neben dem BrF4 steht. Finde ich auch nicht befriedigend, habe ich aber schon mal gesehen.
Generell können aus gegebenen Edukten oft mehrere Produkte alternativ bzw. in Konkurrenz entstehen, nicht nur in der OC. Was energetisch am günstigsten ist (auch wenn das evtl. aus kinetischen Gründen nicht entsteht, aber das steht auf einem anderen Blatt), entnimmst Du am besten den Redoxpotentialen der Teilreaktionen.
für die man die Oktettüberschreitung einfach braucht
Ich hoffe ja auch noch, dass das letzte Wort noch nicht gesprochen ist.
Und ich halte auch viel von Intuition. Also wenn d-Orbitale generell höher liegen, warum sollten da nicht Ausnahmen möglich sein, wenn alles auf die Beteiligung zugeschnitten ist, also auf die klassische d2sp-Konfiguration. Die ein paar Elememte weiter ohne jedes Problem Standard ist.
Aber zumindest mir fehlen die Möglichkeiten, da mitzumischen, und ehrlich gesagt sind da Größenordnungen zwischen.
Also bleibt dem Studenten, das zu lernen, und zu hoffen, dass er bis zur Rente wichtigere Themen im Leben findet. Das sind nur akademische Exkurse.
Vielleicht sind solche Sonderfälle einfach für die Erkenntnis gut, dass auch Strichformeln nur Modelle sind!
"Auch als "SCHNOP" liegst du total daneben. Denn ohne die Metalle geht gar nichts." - Ja danke, soviel weiß ich auch. Dennoch sind es die Grundelemente der OC, was auch nicht rein zufällig ist; und allein das sollte die Aussage sein.
"Das wird gerade bei einer anderen Frage diskutiert, oder wurde, weil ich beteiligt war und alles klagestellt habe." - Oh, ein richtig toller Hecht. Muss ein erwachsener Mensch das bei jedem Kommentar so haushängen lassen? Ich hatte ursprünglich um kurze Hilfe geboten, DAS hier allerdings ist bloße Selbstdarstellung und Beleidigung vom ersten Satz an, was ich mir nicht bieten lassen muss, weil es 0 hilfreich ist.
"Also wo liegt dein Problem? Dass du AC lernen musst, wo dich nur OC interessiert? Da kann ich nur sagen, das ist zu kurz gedacht. Denn wo setzen sich die Pionierpflanzen, Flechten, Algen und Moose zuerst fest? Logo, auf anorganischem Material." - Hä? Mein Problem war, dass AC einfach uninteressanter ist als OC und ich daher größere Probleme hatte es "gern" auf eigene Faust zu lernen. Ich bin gerade dabei, 4 Monate fehlende Vorlesungen allein nachzuholen und das ist eben nicht einfach, wenn man wieder komplett draußen ist. Wie gesagt, ich hatte genau deshalb <Hilfe> gesucht und keine Erniedrigungen von Fremden im Internet. Das ist einfach armselig und dringt nebenbei bemerkt auch in Deinen anderen Kommentaren überall durch und ist daher nun beanstandet. Frage-Foren sollten kein Raum für selbstdarstellerische Zwecke von Menschen sein, die unter Aufmerksamkeits- oder Anerkennungsproblemen leiden. Sorry.
Und es gibt (was übrigens eine der Fragen war, die an dieser Stelle nur mit Spott betrachtet wurden) durchaus Redoxreaktionen, bei denen bei entsprechender Koeffizienten-Änderung unterschiedliche Ergebnisse herauskommen können, wenn man etwas Phantasie hat. Daher war es mir daran gelegen, zu erfahren, woher ich genau weiß, was eher entsteht, wenn es sich im schlimmsten Fall um Stoffe handelt, deren Verbindungen ich nicht alle detailliert in ihren Eigenschaften kenne. War nicht nötig, da so drauf rumzureiten oder mich niederzumachen. Schönen Abend noch.
BrF5:
Der Clou an der Sache is dass gemäß den Berechnungen der Energieunterschied zwischen den s- und p-Valenzorbitalen einerseits und den d-Orbitalen andererseits viel zu groß is. Daher bei der Frage die Angabe, dass klassisches VB nich wirklich korrekt sein kann.
An den relativen Koordinaten im Raum ändert sich aba fürs Monomer nix, egal wie du die Konfiguration darstellst. Glaub ich zumindest. Ich denk ma das man das zur genüge spektroskopisch durchgemessen hat und daran auch in Zukunft nich rütteln wird. :D Also lässte die Atome dort wo sie auch im VSEPR sind.
XY3 macht Dimere mit 4 Elektronen 3 Zentren Bindung. Guggsdu zb bei Wikipähdia, "Iodtrichlorid". Damit hat XY3 das Oktett intakt.
Bei XY5 und XY7 haste ionische Strukturen. Hier isn Beispiel wie sowas ausschaun kann:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/38/Hepta_iodi.svg/800px-Hepta_iodi.svg.png
Beim XY5 (BrF5) gehts entsprechend. Die Strukturen sind hochgradig resonanzstabilisiert. Vermutlich will man von dir sehn dass du das weißt, also musste zwei oder drei hinzeichnen und dann die anderen andeuten mit "..." . Das sind vermutlich die "Grenzformeln" die gefragt sind. In den ionischen Strukturen is dann auch für XY5 und XY7 das Oktett intakt und du kommst ohne d-Beteiligung aus.
Lass uns ma bitte wissen ob das so korrekt is, und auch wennste irgendwann ma hörst dass man da auf einmal auch nich mehr dran glaubt und es doch in Wirklichkeit noch ganz ganz anders is. ^^
Iodid Nitrit sauer:
Ham andere hier eigentlich schon genuch zu gesagt. Aba siehs mal so:
Rumschwimmen tut H3O+ (es is ja sauer), NO2^- und I-.
HNO2 und HI sind starke Säuren, in Wasser geben die gern ein Proton ab, holen sich aber ungern eins. Sie wern also kaum als Produkt entstehn.
Iodid ist ein Paradebeispiel für ein starkes Reduktionsmittel, und salpetrige Säure is eher ein starkes Oxidationsmittel als ein Reduktionsmittel. Sowas musste vorher lernen. Ich glaub aba ma, dass genau die oder ne ähnliche Reaktion irgendwo ma erwähnt wurde. Einfach so ausm Zauberhut holt man sich Redoxgleichungen meist nich. :D
Hey, danke schonmal für die nicht-mit-intellektuellem-Übermut-vollgedröhnte Antwort^^
Laut euren Antworten hatte ich das Molekül schon richtig gezeichnet, hab aber einfach nicht gewusst, was man da groß anders machen soll, wenn es eben schon so aussieht wie es aussieht (ich hoffe, du weißt, was ich meine). Werde dann in der Klausur einfach je die nötigen Fluorid-Ionen "ausklammern", sodass das Oktett erfüllt ist und gut ist.
Ehh.. ja, zum Iodid und Nitrit.. da lag der Hund begraben. Ich bin davon ausgegangen, dass wir die Ionen erst in Reinform haben und dann erstmal die Protonierung aufzeigen (im Endeffekt sinnlos, weil man das ja auch so weiß, wie es in Lösung aussieht aber ich hab's wohl zu wörtlich genommen). Quasi für Nitrit: [NO2]^- + [H3O]^+→ HNO2 + H2O. Also am besten die Aufgaben nicht mehr wörtlich nehmen und direkt weiter im Text? Iodid-Ionen und Chlor hatten wir auch schon in Reaktion (2I^- + Cl2 → I2- + Cl-), hätte man drauf kommen müssen, bin ich aber erst jetzt wieder^^
Nach Schema F sähe das glaube ich so aus:
2[NO2]^- + 4H^+ + 2I^- → 2NO + 2H2O + I2
Tja mein Hauptproblem ist wohl, dass ich 2 Monate lang (unfreiwillig, aber dennoch) nicht in der Vorlesung war, also nicht so viel vom Skript (das es nicht gibt) und der Vorlesung hatte :p Ist nicht so einfach alles nachzuarbeiten, aber darum frage ich auch lieber jetzt ein paar dumme Fragen als nachher blöd dazustehen. Also wenn von Ionen in Lösung die Rede ist, nehme ich immer gleich die Produkte des Lösevorgangs und was unnötig ist, kann lieber im Nachhinein noch weggelassen werden, gell?
wenn es eben schon so aussieht wie es aussieht (ich hoffe, du weißt, was ich meine)
Ja, weiß ich, und das is das was ich meine mit den relativen Koordinaten der Atome. Also zuerst ma nur Atome an sich, ohne Bindungen dazwischen. Anders wird's dann durch die Bindungen zwischen den Atomen (bei XY5 und XY7, bei XY3 kommt noch dazu dasses ein Dimer macht und sich sogar die Orte der Atom leicht verschieben, s.u.).
Werde dann in der Klausur einfach je die nötigen Fluorid-Ionen "ausklammern", sodass das Oktett erfüllt ist und gut ist.
Ja, aber nur für die XY5 und XY7. Für die XY3 musste die Dimerstruktur hinzeichnen, siehe Iodtrichlorid:
http://de.wikipedia.org/wiki/Iodtrichlorid
Alladings wird dann die Frage etwas anders lauten, denn dann gehts nich um Resonanzstrukturen sondern um 4 Elektronen 3 Zentren Bindungen zwischen X-Y-X (I-Cl-I im Wiki Beispiel). Ich vermut ma, was diese Bindungen sind wern se jetz noch nich wissen wollen, aba viehlleicht dass du schon ma gehört hast dasses sowas gibt). Wichtich is viehlleicht auch dass beim XY5 und XY7 die Bindungslängen alle gleich sind (auchn Indiz dafür dasses Resonanz macht), beim XY3 aba nich => keine Resonanz (im Wiki Bildchen bei ICl3 die 268 und 238 pm; deswegen verschieben sich auch die Orte der Atome relativ zueinander n Bisschen).
Bei der Iodid Nitrat H3O+ Reaktion kann ich dir keinen wirklich guten Rat geben, außer zu lernen (ham dir die anderen ja auch schon gesacht). Das is das was man von dir will: Ein Gefühl für Chemie zu entwickeln und selbst zu sehen dass [NO2]^- + [H3O]^+→ HNO2 + H2O praktisch nur in die Rückrichtung reagiert und zu sehen dass es wahrscheinlich ne Redoxreaktion is und dass auf jeden Fall Iodid oxidiert und nich reduziert wird. Der Rest is dann Rum probieren und in der Prüfung auch etwas Glück, denn oft kannste wie gesagt nich zaubern. Als Beispiel:
2[NO2]^- + 4H^+ + 2I^- → 2NO + 2H2O + I2
2[NO2]^- + 8H^+ + 6I^- → N2 + 4H2O + 3 I2
Beides geht im Prinzip im Sauren. Um zu entscheiden was richtich is brauchste weitere Angaben oder du musst es vorher auswendig gelernt haben (oder du hast jemand der beim Korrigieren erkennt dass du nich entscheiden konntest und dir so oder so die Punkte gibt, das is der Idealfall :D ).
PS Wegen den Interhalogenen fragste bitte unbedingt auch die Studiengenossen und Genossinnen, weil viehlleicht is doch noch irgendwas ganz anderes gewollt. Vor der Prüfung mein ich, nich danach. :D
Du mauerst. Und wenn dir das kein Begriif ist, der kommt aus dem Kartenspiel, oder genauer ist er mir daher bekannt. Skat ist da das Paradebeispiel.
Konkret ist Mauern, wenn ich ein Spiel eigentlich allein gewinnen könnte, aber lieber gemeinsam mit einem schwachen Partner gemeinsam gegen einen einsamen Spieler spiele und gewinne. Das hat etwas von Feigheit und Berechnung als Beigeschmack. Und ist deswegen verpönt, weil man zum Spaß spielt, wenn man nicht grad Profi ist.
Du bringt Andeutungen in Mengen, mit denen ich teilweise was anfangen kann. Und wo nicht, ist es mir egal. Ich gehe der Rente entgegen, und Chemie ist nur eine Altlast oder ein Hobby. Aber du solltest immer den Fragesteller im Blick haben. Der sucht Rat. Und wenn du keinen für ihn hast, oder dir die Frage zu billig erscheint, steht es dir frei, nicht zu antworten.
Aber eine Antwort hinzuschmettern, die nur die versehen, die Rat geben könnten, das ist überflüssig, oder Mauern. Ich zumindest weiß aus deinen bisherigen Antworten, dass du was drauf hast. Das brauchst du nicht betonen. Und nach meinemr Empfinden wissen das noch einige andere, auch wenn sie nicht m Stundentakt Antworten abliefern.
Es bleibt also nur die Frage, was du als Antwort beizusteurn hast. Auf dem Niveau des Fragestelles. Alles andere ist zwar gelegentlich nett zu lesen, und ich erfahre immer wieder Neuigkeiten - das ist ein Grund, hier als Experte aufzutreten. Aber das ist nicht der Kern!
Nenne mir Details zur Frage, wie, wann und warum Nitrit als Oxidations- bzw. Reduktionsmittel wirkt. Auf Österreichisch heißt das wohl "hamma uns".
Tschulligung, aba ich fühl mich total daneben stehend.
Wer hat wo Andeutungen gemacht? Und wer mauert, der Fragesteller oder ich?? Weil ich kanns ja nich sein, denn du sagst dem Fragesteller ja bei ner anderen Antwort er soll nich mauern? Und überhaupt begreif ich nich was das hier mit mauern zu tun hat (ich kenn "mauern" als sich abschotten um andere nich die eigenen Gefühle sehen zu lassen - aba hier geht's um Chemie, also hääääh?). Und wer soll mit wem spielen??
Den Fragesteller kannste aba ja auch nich meinen, weil du sagst ich soll den Fragesteller im Blick haben?
Der sucht Rat. Und wenn du keinen für ihn hast, oder dir die Frage zu billig erscheint, steht es dir frei, nicht zu antworten.
Aber eine Antwort hinzuschmettern, die nur die versehen, die Rat geben könnten, das ist überflüssig, oder Mauern.
Ich geh also jetz ma von aus dass du mich meinst und bitte dich darum mir zu erklären wieso der Fragesteller meine Antwort nich verstehen können sollte.
Ich sehs so: Der Fragesteller studiert Chemie, man kann also hoffentlich von ausgehen dass ihm ein paar Sachen bekannt sind?
Beim ersten Teil der Frage wollt er wissen wie er die Strukturen hinzeichnen soll. Wenner nich weiß was ein Monomer und ein Dimer is, dann is das schade, aba er kanns nachschlagen. Selbiges gilt für wasn s, o oda d-Orbital is. Selbiges gilt auch für Resonanzstrukturen, wobei er aba bestimmt weiß was da is. Was ich mit relativen Koordinaten im Raum meine wird ihm mit Bissi Nachdenken hoffentlich klar, vor allem wenner weiterliest und hört dasser die Atome am Ort lassen kann. Wenner nich weiß was ne 4 Elektronen 3 Zentren Bindung is dann kanner das auch nachschlagen. Ich denke, mit meiner Antwort kann er jetz alle XnYm aus Fragen dieser Art hinzeichnen und hat genug Infos um weiter zu suchen.
Beim zweiten Teil der Frage wollter wissen warum das Zeug nich zu den freien Säuren reagiert. Das haste ihm vorher schon erklärt gehabt, auf Redoxpotentiale hat ihn auch schon wer gebracht. Ich hab auf die anderen Antworten hingewiesen. Dazu hab ich ihm noch versucht klarzumachen warum seine Lösung (reagiert zur freien Säure) wohl eher nich richtich sein kann. Abschließend noch der Rat zu lernen, denn ohne gehts nich. Keiner kann in ner Prüfung für xbeliebige Edukte entscheiden wies reagieren wird, es sei denn er hat Erfahrungswerte.
Oda haste gemeint ich soll ihm die Redoxgleichung für Nitrit/Iodid/H3O+ aufstellen?
Erklär also bitte nochma genau worauf du eigentlich raus willst?
"Als Student im Grundstudium hat man zu lernen, nicht zu hinterfragen." ... selten so einen Unfug gelesen. Das Chemiestudium ist eine wissenschaftliche Ausbildung und Wissenschaft fördert neues Wissen, indem sie hinterfragt. Immer. Natürlich braucht es ein solides Fundament an Fachwissen, um überhaupt relevante Fragen stellen zu können, aber es vereinfacht den Erwerb von Fachwissen enorm, wenn es nicht einfach nur auswendig gelernt, sondern hinterfragt und verstanden wird.
Als Auswendiglerner wärst Du jedenfalls aus meinen Antestaten geflogen.
So'n Depp aber auch!
Erinnert mich an meine Klassenlehrerin in der Volksschule, die hoffentlich inzwischen tot ist. Und da sie damals schon kurz vor der Pension stand, und ich Volksschüler war, ist das wohl nicht als Wunsch zu verstehen, sondern als Tatsache. Wenn die als Engel erscheint, geb ich mir die Kugel.
Die "neuen" Erkenntnisse muss man einfach akzeptieren. Und da ich außer einem "Gefühl" und einer ausgeprägten Abneigung nichts ernsthaften dagegen habe, gebe ich die Folgen so weiter. Denn es ist völlig irrelevant, ob ich eine gefühlsmäßige Abneigung habe, oder ob diese irgendwann als "nicht so völlig falsch nicht" bezeichnet wird.
Als Student im Grundstudium hat man zu lernen, nicht zu hinterfragen..Und wenn es kein Grundstudium mehr gibt, Stichwort Beytscheler/Mahster, dann ist das der Untergang des Abendlands.
Aber das nur am Rande, das wächst sich zurecht, hofffe ich inständig. Man kann auch eine Wende vollziehen, wenn nur Murks rauskommt, auch wenn sie vom "Großen Bruder" kommt.