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Modul „Einführung in die Allgemeine und Anorganische Chemie“
Übungsblatt 13
Abgabe Montag, 18.07.2016 bis 12 Uhr im Gang Forschungsflügel Süd, 3. Stock
5. Hauptgruppe
Aufgabe 1
Bestimmen Sie die Verbindungen A bis K.
Hinweise: Die stöchiometrischen Verhältnisse sind nicht angegeben.
F: Als Nebenprodukt entsteht ein Äquivalent Chloralkan.
A
B
O2
(Überschuss)
H2O, KOH
P
D
P
P
P
Cl2
EtOH
(EtO)3P
EtOH
C
O2
E
PhMgBr
(Überschuss)
HCl
PhMgBr
(Überschuss)
H
F
H2O2
I
G
Na, NH3(l)
K
NH4Cl
J
Aufgabe 2
Eine typische Reaktion von Hydrazin und Hydroxylamin ist die Disproportionierung bzw. Komproportionierung.
Wie kann man diese Reaktionen auf der Basis der Redoxpotentiale (s.u.) erklären? Da das Reduktionspotential von HN3 in saurer Lösung das niedrigste bekannte Potential überhaupt ist, scheint
es thermodynamisch nicht möglich, HN3 durch Reduktion von Stickstoff oder seiner Verbindungen
zu erhalten. Dennoch kann man HN3 (und seine Salze durchaus herstellen. Erklären Sie diese
scheinbar widersprüchliche Aussage!
Redoxpotentiale:
N2 + 4 H2O + 2eN2 + 4H2O + 4eN2O + 5H2O + 4eN2O2- + 6H2O + 4eNO3- + H2O + 2eN2H4 + 4H2O + 2e2NH2OH + 2e-
=
=
=
=
=
=
=
2NH2OH + 2OHN2H4 + 4OH2NH2OH + 4OH2NH2OH + 6 OHNO2- + 2OH2NH4+ + 4OHN2H4 + 2OH-
E° = -3.04 V
E° = -1.16 V
E° = -1.05 V
E° = - 0.73 V
E° = +0.01 V
E° = +0.11 V
E° = +0.73 V
Aufgabe 3
Die Sauerstoffsäuren und Oxide der Elemente der 15. Gruppe lassen sich sehr leicht mit einem einfachen Formalismus herleiten: Ausgehend von den Wasserstoffverbindungen werden nach und nach
die Wasserstoffatome durch OH-Gruppen ersetzt, die Summenformeln ermittelt und dann jeweils die
ortho- (wasserreich) oder meta-Formen (wasserarm) gebildet. Die Oxide lassen sich erhalten, wenn
formal das gesamte Wasser entfernt wird.
Ein Beispiel: Werden in einem Phosphonium-Kation PH4+ alle Wasserstoffatome
durch OH-Gruppen getauscht, lautet die resultierende Summenformel P(OH)4+ bzw. H4PO4+. Durch Abzug eines Protons (– H+) wird H3PO4 (Phosphorsäure) er- halten.
a) Ermitteln Sie ausgehend von den Wasserstoffverbindungen NH3 und AsH3 nach dem obigen Formalismus mögliche Sauerstoff-Wasserstoff-Verbindungen dieser Elemente.
b) Zeichnen Sie für die arsenhaltigen Spezies die Lewis-Formeln, berücksichtigen hierbei auch mögliche
Isomere. Welche Molekülstrukturen sind jeweils nach dem VSEPR-Modell zu erwarten?
Das entsprechende Oxid einer Säure (=Anhydrid der Säure) ergibt sich, in dem formal das gesamte, in
der Formel enthaltene Wasser entfernt wird. Als Beispiel soll Phosphorsäure dienen: 2 x H3PO4 
H6P2O8 abzüglich 3 x H2O  P2O5 (dies ist das Anhydrid der Phosphorsäure, welches als Dimer P4O10
auftritt)
c) Ermitteln Sie alle Stickstoffoxide, die sich durch Kombination der unter den Lösungen von Aufgabenteil a) auftretenden Stickstoffverbindungen, die Sauerstoff und Wasserstoff enthalten, formal erhalten
lassen.
Aufgabe 4
Für eine mechanistische Untersuchung benötigen Sie 15NH3. und 15N-markiertes NaN3. Wie würden Sie diese Verbindungen ausgehend von 15N2 herstellen? (Das großtechnische Haber-BoschVerfahren kommt dabei nicht in Frage)
Aufgabe 5
Arsensauerstoff-Verbindungen sind starke Gifte. In diesem Zusammenhang besonders bekannt ist das
Arsenik (As2O3), welches früher für kriminelle Vergiftungsfälle verwendet wurde. Eine leicht zugängliche Arsenik-Quelle war beispielsweise Fliegenpapier, welches aus mit arseniger Säure imprägnierten
Zellstoffscheiben bestand.
a) Was ist arsenige Säure? Formulieren Sie die Summenformel und zeichnen Sie die Lewis-Formel!
b) Wie konnte aus dem Fliegenpapier Arsenik erhalten werden? Formulieren Sie die Reaktionsgleichung!
Arsen reichert sich vor allem in Haaren und Nägeln an und ist dort bei exhumierten Leichen noch nach
Jahrzehnten nachzuweisen. Der qualitative Nachweis von Arsen kann mit Hilfe der Marshschen Probe
erfolgen. Hierbei wird die Analysensubstanz mit Zink-Granalien, halbkonzentrierter Schwefelsäure und
etwas Kupfersulfat erhitzt. Das Arsen wird elementar nachgewiesen.
c) Welche Reaktionen laufen bei der Marshschen Probe ab? Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen!
(Gehen Sie vom Diarsentrioxid aus!)
d) Welche Funktion könnte das Kupfersulfat haben?
Die quantitative Bestimmung von Arsen(III) kann mit Hilfe einer Bromatometrie erfolgen.
e) Wie funktioniert dieses Verfahren? Formulieren Sie die Reaktionsgleichung! Was dient als Indikator?
Arsenik-Quellen für „Giftmörder“, die sich häufig in älteren gerichtsmedizinischen Gutachten finden,
sind Glashütten.
f) Wozu wird Arsenik bei der Herstellung von Glas eingesetzt?
Neben Arsentrioxid kennt man noch zwei weitere Anhydride von Arsensauerstoffsäuren.
g) Welches sind dies? Wie kann man sie erhalten? Formulieren Sie die entsprechenden Reaktionsgleichungen.
Wichtige Sauerstoffsäuren des leichteren Homologen Phosphor sind Phosphinsäure (H3PO2), Phosphonsäure (H3PO3) und Phosphorsäure (H3PO4).
h) Wie viele Protonen können diese Säuren jeweils im Rahmen einer BrønstedSäure-Base-Reaktion abgeben. Begründen Sie Ihre Antwort mit Hilfe der Lewis-Formeln dieser Säuren.

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