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Übung Stoffchemie Kapitel 7 „Pentele“ Aufg. 1: Warum existieren N2 und O2 in der Luft nebeneinander anstelle von NO? Die Bildung von NO aus den stabilen elementaren Edukten gemäß N2(g) + O2(g) → 2 NO(g) ist eine stark endotherme Reaktion (∆H = +90 kJ/mol). Somit liegt das GG bei RT auf der Seite der Edukte.
Aufg. 2: Wie kommt Stickstoff in der Natur vor? Nennen Sie drei anorganische und drei organische Verbindungen, in denen Stickstoff gebunden ist! Vorkommen: Elementar N2 Mineralisch Nitrate (recht häufig) Si2N2O (sehr selten) Anorganische Verbindungen: Organische Verbindungen:
KNO3, NaNO3, Ca(NO3)2 DNA und RNA, Aminosäuren, Alkaloide
Aufg. 3: Beschreiben Sie das Haber-Bosch-Verfahren mit Hilfe der Reaktionsgleichungen und diskutieren Sie den Einfluss der gewählten Reaktionsbedingungen. N2 + 3 H2 → 2 NH3 p = 300 – 400 bar, T = 400 – 500 °C, α-Fe als Katalysator Prinzip von LeChatelier!
Aufg. 4: Wie lautet die Summenformel von Ammoniak? Nennen Sie grundlegende chemische und physikalische Eigenschaften. NH3 gasförmig, stechender Geruch, gut löslich in Wasser (Dipol, WSBB) Zeigt Autoprotolyse (K=10-30), wässrige Lösung reagiert basisch
Aufg. 5: Warum kann Ammoniumhydrogencarbonat als Backtreibmittel verwendet werden? (Reaktionsgleichung angeben!) NH4HCO3(s) → NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) „in der Hitze“
Aufg. 6: Beschreiben Sie die Struktur des weißen Phosphors! Worin liegen die Unterschiede zu den anderen Modifikationen des Phosphors (Struktur und Reaktivität)? P4 ist tetraedrisch gebaut, wobei jedes Phosphoratom über ein nicht-bindendes Elektronenpaar verfügt, die einem elektrophilen Angriff zu Verfügung stehen. Insofern ist P4 sehr reaktiv und wird leicht zu P4O6 oxidiert.
Aufg. 7: Wo kommt P4O10 zum Einsatz? Es ist ein sehr effizientes Trockenmittel, da die Standardbildungsenthalpie für die Bildung der Phosphorsäure aus Phosphorpentoxid sehr hoch ist: P4O10(s) + 6 H2O(l) → 4 H3PO4(l) zur Darstellung von Anhydriden, wie z.B. N2O5 und Cl2O7
Aufg. 8: Was versteht man unter primären, sekundären und tertiären Phosphaten? Primäre Phosphate: Sekundäre Phosphate: Tertiäre Phosphate:
H2PO4HPO42PO43-
Dihydrogenphosphate Hydrogenphosphate Phosphate
Aufg.9: Vervollständigen Sie die folgenden Reaktionsgleichungen! a) b) c)
P4 + 4 As + 2 Bi +
5 O2 3 O2 6 HNO3
→ → →
P4O10 2 As2O3 2 Bi(NO3)3 + 3 H2
Aufg. 10: Warum ist Phosphor der Wachstumsbegrenzungsfaktor in jedem Ökosystem? Phosphor ist Bestandteil des Erbguts (DNA, RNA) sowie der Energiespeichermoleküle im zellulären Stoffwechsel (ADP, ATP).
Aufg. 11: Was wird mit dem Begriff Stickstofffixierung beschrieben? Nennen Sie drei Wege, um eine Stickstofffixierung zu erreichen! Stickstofffixierung = Umwandlung des inerten elementaren Stickstoffs in bioverfügbare Verbindungen: Technisch: Haber-Bosch-Verfahren Biotisch: Stickstofffixierende Bakterien Abiotisch: Bildung von Stickoxiden bei Verbrennungen oder Blitzschlag
