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weil ihre Moleküle durch relativ schwache zwischenmolekulare Kräft zusammengehalten werden, sind Vetreter mit kleinen Molekülen bei NB mehrheitlich gasförmig oder flüssig
leiten den elektrischen Strom nicht
Hochmolekulare
Stoffe mit Makromolekülen
bei NB meist fest
viele zersetzen sich beim erwärmen
Naturstoffe (EW, Nucleinsäuren)
Kunststoffe (PE,PVC, PET...)
Molekülgitter
Die meisten molekularen Stoffe bilden im festen Zustand ein Molekülgitter. Die GItterbausteine sind Moleküle, die Gitterkräfte zwischenmolekulare Kräfte.
Atomgitter
Im Atomgitter sind alle Atome durch kovalente Verbindungen zu einem Riesenmolekül gebunden.
Stoffe mit Atomgitter (Diamant, Quarz) sind darum extrem hart und besitzen hohe Smt.
Modifikation
Eigenschaften eines Stoffs sind nicht nur von der Art der Teilchen abhängig, sondern auch von deren Anordnung und den Kräften zwischen ihnen. Darum können sich aus einer Art von Teilchen verschiedenartige Modifikationen bildnen. (z.B. Diamant vs. Grafit)
Nichtmetalle & ihre Bausteine
NM sind Elemente mit vier oder mehr Valenzelektronen
sie haben eine hohe Rumpfladung und entsprechend grosse Ionisierungsenergien und Elektronegativitäten
siehe BIld Buch S. 78 503
Aggregatzustand NM
Die meisten NM sind bei NB gasförmig, Brom ist flüssig,P, I, S, C sind fest.
Innerhalb der Gruppe nimmt die Siedetemperatur mit steigender Molekülmasse zu, weil die VdW-Kräft zunehmen.
Molekülbau NM
DIe gasförmigen NM (ausser Edelgase) & Brom & Iod bestehen aus zweiatomigen Molekülen:
H2, F2, Cl2, Br2, I2, O2, N2
Reaktivität NM
ist abhängig von der EN und von der Energie, die aufgewendet werden muss, um die Moleküle in Radikale zu spalten.
EN NM
Die EN nimmt in der Gruppe nach oben (sinkender Radius) ab und in der Periode nach rechts (steigende Rumpfladung) zu.
Wasserstoff H
brennbares, farb- und geruchloses Gas.
steht im Periodensystem in der ersten Gruppe, weil seine Atome nur ein Valenzelektron besitzen.
seine physikalischen & mehrzahl der chem. Eigenschaften wiesen ihn aber als Nichtmetall aus.
H-Atome bilden mit anderen NM die kleinste EN und die geringste Dichte.
Kohlenstoff C
mehrere Modifikationen bekannt (Diamant, Grafit, Fullerne)
unterscheiden sich in ihren Eigenschaften, weil C-Atome verschieden angeordnet und gebunden sind.
Diamant
sehr hart
durchsichtig
nicht leitend
C-Atome bilden Atomgitter, in dem jedes Atom an vier tetraedrisch angeordnete Nachbaratome gebunden ist.
Grafit
schwarz glänzend
elektrische leitend
Modifikation des C
blättrig, splaltbar & relativ weiche Kristalle
Gitter aufgebaut aus Ebenen, die lediglich durch VdW-Kräft zusammengehalten werden. Die Ebenen bestehen aus zusammenhängenden Sechsecken, in denen jedes C-Atom mit drei Bindungspartnern durch je ein gemeinsames EP gebunden ist. Das 4. atom ist delokalisiert, es bewegt sich in der ganzen Ebene. Bindungend der Ebene sind kürzer und stärker als Einfachbindungen. Die delokalisierten Elektroen ermöglichen die Stromleitung.
Fullerne
bestehen auch einer definierten Anzahl C-Atomen, die eine aus Fünf- und Sechsecken zusammengesetzte Kugelschale bilden.
Moleküle sind sehr stabil (delok. Elekroenn stärken die Bindungen)
VdW-Kräfte sind relativ schwach.
Stickstoff
farbloses, geruchloses Gas
ca. 80 Vol. % in der Luft
hohe EN, aber reaktionsträge, weil zur Spaltung der Dreifachbindung im N2 Molekül relativ viel Aktivierungsenergie erforderlich ist.
Phosphor
mehrere Modifikationen bekannt
wiesses Phosphor ist sehr reaktionsfreundig & entzündet sich z.B. an der Luft schon bei NB.
Es besteht aus P4- Molekülen, die als Folge des kleine Bindungswinkels (60Grad) unstabil sind.
Schwefel S
gelber Feststoffe, der in der Natur elementar vorkommt.
2 kristalline Modifikationenaus S8-RIngen, unterscheiden sich nur in der Anordnung der Moleküle im Molekülgitter
Sauerstoff O2
2 untersch. Modifikationen (O2 & O3)
O2 ist druch Doppelbindung im Molekül so reaktionsträge, dass er in der Luft elementar vorkommt (21 Vol.%)
O Atome sind aber so reaktionsfrudig (hohe EN), dass Sauerstoff nach Aktivierung mit vielen Stoffen reagiert. (--> exotherme Reaktionen oft mit Licht)
Ozon O3
reaktionsfreudiger als O2 weil es schon bei NB in einO-Atom und O2 zerfallen kann.
giftig für Lebenwesen (Abgase + Sonne)
schützt als Betandteil der Stratosphäre vor kurzwelligen UV-Strahlen der Sonne.
Ozonbildung im Sommersmog & Abbau der Ozonschicht als Folge der Freisetzung von FCKW & and. Ozonkillern gefährdet das Leben auf der Erde.
Halogene
bilden die 7. Hauptgruppe des PSE
reationsfreudige NM, weil sie ihre einfach gebundenen, zweiatomigen Moleküle relativ leich in Radikale spalten lassen.
Sdt nimmt mit der Molekülmasse zu (Brom liq., Iod fest)
Edelgase
einzige gasförmige NM, deren Bausteine Atome sind.
inert, weil Atome Edelgaskonfiguration haben.
Reaktionen von Nichtmetallen
Moleküle müssen druch Zufuhr der entsprechenden Bindungsenergie in Atome gespalten werden.
Atome der beiden Elemente verbinden sich dann durch die Bildung gemeinsamer EP zu Molekülen, wobei die ensprechenden Bindungsenergien frei werden.
Energieumsatz
Da die Bindungen in den Produkt-Molekülen meist polar sind, wird in ihrer Bindung meist mehr Energie frei, als zur Trennung der unpolaren Bindungen in den Element-Molekülen aufgewendetmuss. Die Synthese der meisten molekularen Verbindungen verläuft darum exotherm.
Wasser
wichtigste molekulare Verbindung aug der Erde
spielt in den Lebewesen und in der unbelebten natur eine zentrale Rolle als Lösungs- und Transportmittel und ist an vielen Reaktionen beteiligt.
Synthese von Wasser durch Verbrennung von Wasserstoff verläuft stark exotherm (unpolar -> polar)
hat relativ hohe Sdt & Smt, hohe Verdampfungswärme, grosse Oberflächenspannung --> Folgen der Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen.
Fähigkeit Salze zu lösen --> Dipol Charakter
Dichte erreicht bei 4 Grad das Maximum, Eis geringere Dicht als flüssiges Wasser (Molekülgitter des Eise so angeordnet das Abstände grösser sind als im flüssigen Wasser)
Kohlenstoffdioxid
C mit je einer Doppelbindung zu O
Bindungen polar (kein Dipol da linear)
zwischen Molekülen wirken nur VdW Kräfte (Gas)
entsteht bei der Reaktion org. Verbindungen mit O (Verbrennung, langsame Oxidation Lbw, Fotosynthese)
Verbrennung fossiler Brennstoffe --> CO2 Gehalt der Luft steigt --> Treibhauseffekt --> Klimaveränderungen