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Inhalt 1. Einleitung 2. Wasserstoff 3. Edelgase 4. Halogene 5. Chalkogene 6. Pentele 7. Tetrele 8. Bor
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Vorlesung Chemie der Nichtmetalle

5. Chalkogene: O, S, Se, Te, Po

5.1. Elemente

Übersicht

Die Elemente der Gruppe werden Chalko-gene (gr: Kupfer-bildner) genannt, da viele Metallsalze Oxide oder Sulfide sind. Im einzelnen handelt es sich um die Elemente Sauerstoff ist nach Wasserstoff das häufigste Element, Schwefel steht an 16. Stelle in der Häufigkeit. Elementarer Schwefel war bereits im alten Ägypten bekannt und wurde zum Ausräuchern und in der Medizin verwendet. Selen und Tellur wurden beide erst sehr spät entdeckt. Polonium hat keine stabilen Isotope und ist nach Heimat der Entdeckerin M. Curie (Polen) genannt.

Die Elemente der VI. Hauptgruppe bzw. der 16. Gruppe haben die Elektronenkonfiguration s2p4, d.h. sie sind in kovalenten Verbindungen 2-bindig und bilden in Salzen 2-fach negative Anionen. Die physikalischen Parameter der Atome sind in Tabelle 5.1.1. zusammengestellt.
Sauerstoff Schwefel Selen Tellur Polonium
EA [eV] -1.46 -2.07 -2.02 -1.97
EN 3.5 2.4 2.5 2.0
IE [eV] 13.6 10.4 9.8 9.0
E0 [V] +1.23 +0.144 +0.40 -0.69
EX2->2X [kJ/mol] 499 430 308 225
Mp [oC] -219 120 217 452 254
dX-X [pm] 66 104 117 137
rX2- [pm] 140 184 198 222
sonstige Tendenzen -> Affinität zu elektronegativen Elementen zunehmend ->
-> metallischer Charakter zunehmend ->
-> Affinität zu elektropositiven Elementen abnehmend ->
-> Reaktionsfähigkeit und Oxidationsvermögen abnehmend ->

Tab. 5.1.1. Physikalische Parameter elementarer Chalkogene

Im Vergleich zu den Halogenen ist die Elektronegativität der Chalkogene deutlich kleiner, die Elektronenaffinitäten EA sind weniger negativ und die Ionisierungsenergien IE kleiner. Damit ist die Bildung von Anionen weniger exotherm, die Bildung von Kationen ist begünstiger als bei den Halogenen.

Vorkommen

Gewinnung und Verwendung

Eigenschaften, Strukturen, Modifikationen

Weitere Details zur Strukturchemie der Chalkogene finden sich im Kap. 2.2.3. der Vorlesung Anorganische Strukturchemie.

Element-Ionen

Die Chalkogene bilden verschiedene Anionen und Kationen mit Element-Element-Bindungen, die in Tabelle 5.1.2. zusammengestellt sind.

Sauerstoff Schwefel
Beispiel Name Salz Beispiel Name Salz
Anionen
O2- Oxid MgO, Na2O S2- Sulfid ZnS
O22- Peroxid Na2O2 S22- Disulfid FeS2
O2- Hyperoxid KO2 ...
O3- Ozonid CsO3 Sn2- Polysulfide
Kationen
O2+ Dioxigenyl O2[PtF6] S42+ Tetraschwefel-Dikation S4[SO3F]2
S82+ Octaschwefel-Dikation S8[SO3F]2
S192+ Nonadecaschwefel-Dikation

Tab. 5.1.2. Sauerstoff- und Schwefel-Anionen und -Kationen

Weitere Details zur Strukturchemie der Oxid-Ionen finden sich im Kap. 3.1 der Vorlesung Strukturchemie der Oxide. Polysulfide sind aus der Analytik gut bekannt. Bindungstheoretisch besonders interessant sind die Polyschwefel-Dikationen mit aromatischen Bindungsanteilen bzw. S-S-Teilbindungen (s. hierzu die sehr ausführlichen Abschnitte im Steudel, Nichtmetallchemie).

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