Elemente, Schulbuch

Abb. 178.1: Die Halogene Abb. 178.2: Die Oxidationszahlen der Halogene F Cl Br I At Fluor Chlor Brom Iod Astat 17. Gruppe 1886 1774 1826 1811 1940 entdeckt Farbe blassgelbgrün gelblichgrün rotbraun grauglänzend metallisch F Cl Br I +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 0 –1 Abb. 178.3: Fluor: Daten Abb. 178.4: Chlor: Daten Festpunkt: –223,0 °C Kochpunkt: –187,9 °C Festpunkt: –102,4 °C Kochpunkt: –34,0 °C Molekül: F 2 Molekül: Cl 2 Fluor 19,0 9 EN 4,1 F Chlor 35,5 17 EN 2,8 Cl häufig/wichtig selten/weniger wichtig nicht bekannt/unwichtig 178 7.7 DIe 17. GRUPPe – HALOgeNe Elektronenanordnung in der äußersten Schale: s 2 p 5 Die Elemente Fluor, Chlor, Brom und Iod bilden die 17. Gruppe – früher 7. Hauptgrup- pe – des Periodensystems und werden Halogene genannt. Das Element Astat (lat.= unbeständig) kommt nur in Form kurzlebiger Radionuklide vor und spielt in der che- mischen Praxis keine Rolle. Entsprechend ihrer Stellung im Periodensystem sind alle Halogene typische Nichtmetalle und gute Oxidationsmittel, die mit Metallen heftig zu Salzen reagieren (Halogene = Salzbildner ). In Form dieser Salze – der Halogenide – kommen die Halogene hauptsächlich in der Natur vor (Salzgehalt des Meerwas- sers, Salzlagerstätten). Im elementaren Zustand bestehen die Halogene aus zweiatomigen Molekülen und sind sehr starke Atemgifte . Schon kleine Konzentrationen (1 ppm) der gasförmigen Halogene riechen stechend und verursachen Hustenreiz. 10 ppm wirken bereits lungenschädlich und höhere Konzentrationen erzeugen rasch schwere Lungenschä- den. Das flüssige Brom verdampft bei Zimmertemperatur so stark, dass fast immer gefährliche Konzentrationen auftreten. Iod hat einen geringeren Dampfdruck. Wird es aber erwärmt, sublimiert es und so ist auch hier bald eine gesundheitsschädliche Konzentration erreicht. Daher dürfen Experimente mit elementaren Halogenen nur unter einem gut wirksamen Abzug durchgeführt werden. Fluor – F 2 Fluor ist ein schwach gelbliches Gas und das stärkste Oxidationsmittel. Es reagiert heftig mit allen Reduktionsmitteln, mit starken explosiv. Auch mit Wasser reagiert es unter Bildung von HF und Sauerstoff. Elementares Fluor wird nur in geringem Umfang benötigt (spezielle Raketentreibsätze, Erzeugung von Uranhexafluorid zur Isotopentrennung und von sonst nicht zugänglichen anorganischen und organischen Fluorverbindungen – zB FCKW, PTFE). Die wichtigsten natürlich vorkommenden Fluorverbindungen sind Flussspat CaF 2 , Kryolith Na 3 [AlF 6 ] und Fluorapatit, ein fluoridhältiges Calciumphosphat Ca 5 (PO 4 ) 3 F. Fluoride finden bei Schmelzflusselektrolysen als Flussmittel zum Herabsetzen des Schmelzpunktes Verwendung, daher stammt auch der Name des Elements (von lat. fluere = fließen). Wasserlösliche Fluoride kommen in geringer Konzentration auch im Trinkwasser vor. Der Organismus benötigt sie zum Aufbau von Knochen und Zäh- nen. Fluoridtabletten dienen zur Kariesprophylaxe. In größeren Konzentrationen wirken lösliche Fluoride durch Blockierung von Enzymen und Störungen im Knochen- und Gelenksapparat giftig. Hydrogenfluorid (HF) ist ein Gas (bzw. eine Flüssigkeit, Kp = 20 °C) und wird als wäss- rige Lösung Flusssäure genannt. Sie greift Glas unter Bildung von Siliciumtetraflu- orid an und wird daher zum Glasätzen verwendet. (SiO 2 + 4 HF → SiF 4 + 2 H 2 O) Chlor – Cl 2 Chlor ist ein gelbgrünes Gas (griech.: chloros = grün). Es ist das für die chemische In- dustrie wichtigste Halogen. Gewonnen wird es aus NaCl in der Chloralkalielektrolyse . Die folgenden Versuche zeigen die heftige Reaktion von Chlor mit Metalen, die Bleich- wirkung und die Reaktion mit Wasserstoff. ■ 178.1: Herstellung von Chlor Im Abzug durchführen! In einem Gasentwickler erzeugt man Chlor durch Auftropfen von konzentrierter Salz- säure auf festes Kaliumpermanganat. Das gebildete Chlor fängt man in einer Gas- waschflasche auf, deren Boden mit etwas Sand bedeckt ist. Daran schließt sich eine weitere Gaswaschflasche an, die mit Natronlauge gefüllt ist. Dort wird überschüssiges Chlor absorbiert und entweicht nicht nach außen. Die erste Waschflasche wird nach der Füllung durch eine neue ersetzt und auf diese Weise werden für die folgenden Versuche 5 Waschflaschen mit Chlor gefüllt und mit Stopfen verschlossen. LEHRERVERSUCH 7 CHEMISCHE EIgEnSCHAFTEn EInIgER STOFFE Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv