3.9. Weitere Verbindungen

Eine Reihe wichtiger einzelner Verbindungen der Erdalkalimetalle.

Beryllium

Besonders ungewöhnliche Be-Salze sind Verbindungen wie Be₄OX₆ (X^-=Halogen, NO₃^-) mit einem Be₄-Tetraedern mit zentralem Oxid-Ion (4-fach koordinierter Sauerstoff). Die Struktur von [Be₄O]⁶⁺[TeO₆]^6- ist in Abbildung 3.9.1. gezeigt.
Von Beryllium kennt man Carbonato-Komplexe: Be²⁺ + (NH₄)₂CO₃ ⟶ BeCO₃ + 2 NH₄⁺ BeCO₃ + CO₃^2- ⟶ [Be(CO₃)₂]^2- (löslich)
Berylliumnitrid Be₃N₂ enthält in der Kristallstruktur Beryllium in drei- und vierfacher Koordination (s. Abb. 3.9.2.).


Abb. 3.9.1. Kristallstruktur von [Be₄O][TeO₆] ‣VRML	Abb. 3.9.2. Kristallstruktur von Be₃N₂ ‣VRML

Magnesium

Magnesiumammoniumphosphat MgNH₄PO₄ ist schwerlöslich und die folgenden Reaktion kann z.B. zur Fällung und analytischen Bestimmung von Magnesium oder Phosphat verwendet werden: Mg²⁺ + NH₄⁺ + PO₄^3- ⟶ MgNH₄PO₄ (Fällungsform) Das entsprechende Arsenat MgNH₄AsO₄ verhält sich analog. Als Wägeform werden in der Analytik die Diphosphate/Diarsenate, die durch Dehydratation (Glühen) zugänglich sind, genutzt: 2 MgNH₄PO₄ ⟶ Mg₂P₂O₇ + 2 NH₃ + H₂O
Magnesiumnitrid, Mg₃N₂, bildet sich beim Verbrennen von Magnesium neben Magnesiumoxid als leicht gelbliches Pulver. Mit Wasser erfolgt Ammoniak-Entwicklung, s. den Versuch

⚗ verbrannten Spitzer anlösen und mit Cu²⁺ Ammoniak nachweisen

Mg₃N₂ kristallisiert in einer kubischen Struktur, bei der in einer kubisch dichtesten Kugelpackung von Nitrid-Ionen (grün) 3/4 der Tetraederlücken mit Magnesium besetzt sind (s. Abb. 3.9.3.).

Abb. 3.9.3. Kristallstruktur von Mg₃N₂ ‣VRML
Mg-organische Verbindungen R-Mg-X (Grignard Verbindungen) wie z.B. Ethylmagnesiumbromid sind wichtige Edukte für organische Synthesen. Sie lassen sich in Ether (mit einer Spur I₂) aus elementarem Magnesium und den Bromalkanen darstellen (vgl. OC): C₂H₅Br + Mg ⟶ C₂H₅MgBr Entgegen dieser einfachen Formulierung ist der jeweilige Ether an der Stabilisierung der Mg-organischen Verbindung entscheidend beteiligt (Koordinationszahl von Mg: 4). Auch die reinen Alkylverbindungen MgR₂ sind bekannt und wie die Be-Verbindungen von kettenförmiger Struktur.

Chlorophyll ist ein Mg-Komplex mit einem modifizierten Porphin-Gerüst (s. Abb. 3.9.4.). Die Funktion der zentralen Mg-Ionen ist der Erhalt der Stapelform der Chromophore, nicht wie bei den Fe-Komplexen wie z.B. im Hämoglobin die Redoxchemie.

Abb. 3.9.4. Chlorophylle ‣SVG

Chlorophyll katalysiert den Aufbau von Kohlehydraten: CO₂ + H₂O ⟶ C₆H₁₂O₆ Hier (und in Abb. 3.9.5.) mal als Beispiele eine noch einfache Struktur mit vier Chlorophyll-A-Molekülen in einer Protein-Matrix aus der höheren Pflanze 'LEPIDIUM VIRGINICUM' (virginische Kresse) isoliert.

Abb. 3.9.5. Struktur des Chlorophylls in der virginische Kresse (Jmol)

JMOL-Hinweise (Cartoon für Protein, gut sichtbare Chelate/Metalle wie in Abb. 3.9.5)

Stil - Schema - Cartoon
Auswahl - Hetero - Ligand (not solvent)
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Anzeige - Bindungen - 0.2 Ang.
ggf. Farbe - Atome - CPK usw.

Und als Experiment die chromatograpische Trennung eines Spinat-Extraktes, die die beiden Arten Chlorophyll A (oben, etwas hellgrüner, etwas unpolarer) und B (unten, etwas dunkelgrüner, etwas polarer) nebeneinander zeigt.

⚗ Chromatographie von Blattfarbstoffen (Spinat usw.) (15MB|MP4|H264)

Calcium

Calcium-Oxalat ist schwerlöslich: CaSO₄ + (NH₄)₂C₂O₄ ⟶ CaC₂O₄ + (NH₄)₂SO₄ und diese Fällung wird zum Nachweis von Oxalat genutzt.
Calciumcarbid, CaC₂, ist ein Ionenkristall mit Ca²⁺- und C₂^2--Ionen, die ein tetragonal verzerrtes NaCl-Gitter ausbilden. Zur Darstellung kann Calciumoxid bei 2500 ^oC mit Kohle umgesetzt werden: CaO + 3 C ⟶ CaC₂ + CO CaC₂ war früher das Ausgangsprodukt für die Synthese aller organischen Verbindungen und war Brennstoff in Karbid-Lampen.

⚗ Carbid-Lampe (38MB|MP4|H264)
Kalkstickstoff, CaCN₂, wird als Dünger eingesetzt. Die Darstellung erfolgt aus Calciumcarbid nach: CaC₂ + N₂ ⟶ CaCN₂ + C Im Boden setzt er mit Wasser langsam Ammoniak frei: CaCN₂ + H₂O ⟶ CaCO₃ + 2 NH₃
Chlorkalk, CaOCl₂ entsteht beim Einleiten von Chlor in Kalkmilch (Disproportionierung von Chlor!): Ca(OH)₂ + Cl₂ ⟶ CaClOCl + H₂O Chlorkalk enthält Chlorid neben Hypochlorid. Durch Rückreaktion kann damit leicht Chlor freigesetzt werden (z.B. Anwendung zur Schimmelbekämpfung!)

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