Die Chloride der 3. Periode
AFB I–IIAlle Elemente der 3. Periode — vom Metall Natrium bis zum Nichtmetall Schwefel — bilden Verbindungen mit Chlor. Die Tabelle zeigt, wie unterschiedlich sich diese Chloride verhalten. EN-Werte: Na 0,9 · Mg 1,3 · Al 1,6 · Si 1,9 · P 2,2 · S 2,6 · Cl 3,2.
| Formel | Name | Schmelztemperatur | bei 20 °C |
|---|---|---|---|
| NaCl | Natriumchlorid | 801 °C | fest |
| MgCl₂ | Magnesiumchlorid | 714 °C | fest |
| AlCl₃ | Aluminiumchlorid | sublimiert bei 180 °C | fest |
| SiCl₄ | Siliciumtetrachlorid | −69 °C | flüssig |
| PCl₃ | Phosphortrichlorid | −94 °C | flüssig |
| SCl₂ | Schwefeldichlorid | −122 °C | flüssig |
| Cl₂ | Chlor | −101 °C | gasförmig |
- Berechne für jedes Chlorid ΔEN.
- Ordne jedem Chlorid nach der Faustregel eine Bindungsart zu.
- Werte die Tabelle im Hinblick auf den Zusammenhang zwischen ΔEN und Schmelztemperatur aus.
- Beurteile, wie gut die Faustregel die Eigenschaften dieser Stoffreihe vorhersagt.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
NaCl 2,3 · MgCl₂ 1,9 · AlCl₃ 1,6 · SiCl₄ 1,3 · PCl₃ 1,0 · SCl₂ 0,6 · Cl₂ 0.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Ionenbindung: NaCl, MgCl₂ (ΔEN über 1,7). Polare Atombindung: AlCl₃, SiCl₄, PCl₃, SCl₂. Unpolare Atombindung: Cl₂.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Mit sinkendem ΔEN sinkt die Schmelztemperatur. Zwischen MgCl₂ (714 °C) und AlCl₃ (Sublimation bei 180 °C) liegt ein deutlicher Sprung: Links stehen Salze mit Ionengitter, rechts Molekülstoffe, die bei Raumtemperatur flüssig oder gasförmig sind oder leicht verdampfen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Die Faustregel trifft die Reihe gut: Die beiden Verbindungen mit ΔEN über 1,7 sind hochschmelzende Salze, alle anderen sind Molekülstoffe mit niedrigen Schmelz- bzw. Sublimationstemperaturen.
Einschränkung: Die Grenze liegt nicht scharf bei 1,7 — AlCl₃ (1,6) ist ein Grenzfall zwischen Ionen- und Molekülverbindung. Die Regel eignet sich zur Vorhersage, muss aber durch Eigenschaften geprüft werden.
Bortrifluorid — ein Grenzgänger
AFB II–IIIBortrifluorid BF₃ ist ein farbloses, stechend riechendes Gas, das bei −100 °C siedet. Es wird in der Kunststoffherstellung als Hilfsstoff eingesetzt. Bor steht in der III. Hauptgruppe und ist ein Halbmetall; Fluor ist das elektronegativste Element.
- Nenne die EN-Werte von Bor und Fluor sowie die Elektronegativitätsdifferenz der B–F-Bindung.
- Stelle eine Vermutung auf, welche Bindungsart die Faustregel für BF₃ vorhersagt und welche Eigenschaften man dann erwarten würde.
- Überprüfe diese Vorhersage anhand der Angaben im Text.
- Im Labor steht ein unbekannter weißer Feststoff. Entwickle ein Vorgehen, mit dem sich prüfen lässt, ob er aus Ionen oder aus Molekülen besteht.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
EN(B) = 2,0; EN(F) = 4,0; \(\Delta\mathrm{EN}=4{,}0-2{,}0=2{,}0\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Da \(2{,}0>1{,}7\), sagt die Faustregel eine Ionenbindung voraus (B³⁺ und F⁻). Dann würde man einen harten, kristallinen Feststoff mit hoher Schmelztemperatur erwarten, dessen Schmelze den elektrischen Strom leitet.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Die Vorhersage trifft nicht zu: BF₃ ist bei Raumtemperatur ein Gas und siedet bei −100 °C. Ein Stoff mit so niedriger Siedetemperatur besteht aus einzelnen Molekülen, zwischen denen nur schwache Kräfte wirken.
Die B–F-Bindung ist also eine sehr stark polare Atombindung. Bor ist kein typisches Metall; seine drei Valenzelektronen würden zu einem sehr kleinen, hoch geladenen B³⁺-Ion führen — die Elektronenpaare bleiben gemeinsam. Die Faustregel versagt hier.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
1. Schmelztemperatur bestimmen (z. B. im Reagenzglas vorsichtig erhitzen): Schmilzt der Stoff erst über etwa 500 °C, spricht das für ein Ionengitter; schmilzt er leicht, für einen Molekülstoff.
2. Elektrische Leitfähigkeit prüfen: Der Feststoff selbst leitet in beiden Fällen nicht. Leitet die Schmelze (oder eine Lösung in Wasser) den Strom, liegen bewegliche Ionen vor.
3. Ergebnis mit ΔEN vergleichen, sofern die Zusammensetzung bekannt ist. Mehrere übereinstimmende Befunde ergeben eine sichere Entscheidung; Sicherheitsregeln (Schutzbrille, Abzug) beachten.