Einführung

Passe als erstes fall nötig die Grösse des Seiteninhalts an. Klicke dazu mit der Maus in einen Bereich neben der jmol-Abbildung, und drehe dann bei heruntergedrückter ctrl-Taste am Mausrädchen. Um die Grösse der Abbildung zu justieren: Klicke auf den Abbildungsbereich und drehe am Mausrädchen.

Hinweise zum Manipulieren von Teilchen:

I. Namen von Salzen

Aufgabe 1

Zuerst hier Abbildung für die erste Aufgabe laden:

Welches Salz stellt Bild 1 dar? Tipp: in welchem Verhältnis treten die Ionen auf? Klicke unten die korrekte Antwort an und wähle dann "fertig". Falls die Antwort korrekt ist, erscheint eine Rückmeldung in der linken Spalte.

Quiz 1

Aufgabe 2

Abbildung für die Aufgabe 2 laden.

Diese Abbildung zeigt einen ungeladenen (!) Ausschnitt eines Salzes. Welches ist die zutreffende Formel für das Salz? Hinweis: Fährt man mit der Maus über ein Atom, so erscheint nach einer Weile das Atomsymbol.

Quiz 2

Dieses Salz katalysiert übrigens die Zersetzung von Wasserstoffperoxid, H₂O₂. Es hat eine erstaunliche Struktur mit viel Hohlraum, was vielleicht bei der Katalyse hilft:

Aufgabe 3

Beim nächsten Salz ist die Bestimmung der Formel noch schwieriger: das Salz sieht ziemlich unübersichtlich aus:

Abbildung für die Aufgabe 3 laden.

Das Problem löst man am besten so: man wählt mal nur ein Kation mit seinen unmittelbaren Nachbarn aus, mal ein Anion, und lässt sich mit "Kation Polyeder" die geometrische Figur seiner unmittelbaren Umgebung anzeigen. Hinweis: bei Ionen an der Oberfläche eines Kristalls werden keine vollständigen Polyeder dargestellt.

Es zeigt sich nun: jedes O-Atom ist von 4 Kationen umgeben. Jedem Kation gehört es zu 1/4. Das Kation wiederum ist von x Sauerstoffatomen umgeben (x bitte selber bestimmen). Wenn also die O-Atome nur zu diesem Kation gehören würden, wäre die Formel MnO_x. Nun gehört jedes Sauerstoffatom aber nur zu 1/4 zu diesem Kation, also ist das Verhältnis tatsächlich MnO_x/4. Ein Bruch als Index ist natürlich nicht zulässig, also erweitert man beide Indices, bis diese möglichst kleine ganze Zahlen sind. Welche Formel ergibt sich daraus, und welche Ladung für das Mn-Ion?

Quiz 3

Aufgabe 4

Diesmal muss der Name eines Salzes herausgefunden und korrekt aufgeschrieben werden. Nicht vergessen: wenn man mit der Maus über ein Atom fährt, wird das Atomsymbol angezeigt. Die Drehung eines Teilchens kann man im Register Layout mit der Funktion Spin ausschalten oder mit derselben Funktion im Kontextmenü (Rechtsklick auf die Abbildung)

Abbildung für die Aufgabe 4 laden.

Quiz 4

Aufgabe 5

Gips und Anhydrit
Will man Dinge aus Gips formen, z.B. einen Verband oder eine Zimmerdecke, so kauft man sich so genannten Stuckgips. Eigentlich handelt es sich dabei nicht um Gips, sondern um Anhydrit, also wasserfreies CaSO₄. Gips hingegen hat die Formel CaSO₄·2 H₂O, enthält also Wassermoleküle, die in den Salzkristall eingebaut sind, so genanntes Kristallwasser. Anhydrit hat eine ziemlich einfache Struktur (wie sind die Ionen angedordnet?); die Struktur von Gips ist ähnlich, nur schief und verzogen und mit eingebauten Wassermolekülen.

Vergleiche die beiden Strukturen und beantworte folgende Fragen anhand von folgendem Ausschnitt - diesmal ganz ohne Quiz.

Die Wassermoleküle werden in Gips etwa gleich stark festgehalten wie in flüssigem Wasser. Untersuche, wie die Wassermoleküle in Gips gebunden sind:

Gibt es in Gips Wasserstoffbrücken? Wenn ja: wie viele pro Wassermolekül sind es etwa?
In flüssigem Wasser geht jedes Wassermolekül im Durschnitt rund 3 Wasserstoffbrücken ein. Sind es hier gleich viele, erklären die Wasserstoffbrücken also, warum Gips ab 110° Wasser abgibt? Falls nein: welche anderen Kräfte sind auszumachen?

Zeichne die wichtigsten Wechselwirkungen ein, in dem du jeweils auf zwei benachbarte Atome nacheinander doppelklickst. Um eine Wechselwirkung zu löschen, zeichne sie einfach ein zweites Mal.

Aufgabe 6

A. Kochsalz

Kochsalz-Kristall.

Jmol merkt beim Laden nicht, dass es sich bei diesem Salz um Ionen handelt und verwendet beim Zeichnen Atom-Radien. Deshalb durchdringen sich die Ionen scheinbar. Stelle die korrekten Radien ein ein, indem du:

Dir überlegst, ob die Ionenradien von Natrium und Chlor eher grösser oder kleiner sind als die Atomradien.
In der Formelsammlung Tabelle C4 die Radien der Na- und Cl-Ionen nachschlägst. Beispiel Na: Im Kochsalzkristall ist die Koordinationszahl der Na-Atome 6 (jedes Na-Ion ist von 6 Anionen umgeben). Also beträgt sein Radius gemäss Tabelle 116 pm, das sind 1.16 Å. Die Koordinationsszahl spielt eine Rolle, weil sich die Elektronenwolken je nach Umgebung leicht verändern.
Mit der rechten Maustaste auf die jmol-Abbildung klickst
Im Menu "Konsole" wählst
In der Konsole die korrekten Radien setzts. Für Na lautet die Befehlszeile (kopieren und einfügen): select _Na; spacefill 1.16;

Gibt es bei den Ionengrössen eine überraschung? Dann klicke auf Kommentar!

Speichere ein Bild von der Abbildung (Rechtsklick auf die Jmol-Abbildung/Datei) und schicke das Bild am Schluss mit der Besätitungsmail an mich.

B. Korund, Aluminiumoxid
Aluminiumoxid ist ein enorm hartes, unlösliches Salz: es tritt als Korund auf und ist als Saphirglas (Abdeckung bei teuren Uhren) bekannt.

Jmol merkt nicht, dass es sich hier um Ionen handelt und zeichnet Atomradien. Das kann mit folgendem Button korrigiert werden - aber halt: werden die Aluminiumatome (grau) und O-Atome (rot) je schrumpfen oder wachsen, wenn sie zu Ionen werden?

Wie kann es sein, dass sich in diesem Salz Anionen manchmal direkt berühren, ohne dazwischengeschichtete Kationen, obwohl sich Anionen doch gegenseitig abstossen? Was hält benachbarte Anionen beisammen?

Wie viel mal grösser ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Anionen als der Abstand zwischen Anion und benachbartem Kation? Miss die Distanzen durch Doppelklick auf das eine, dann Doppelklick auf das andere Ion).

Berechne nun, wie viel mal grösser etwa die Anziehende Kraft zwischen benachbarten Anionen und Kationen ist als diejenige zwischen zwei benachbarten Anionen. Berücksichtige dabei, um welchen Faktor sich die Ladungen und die Abstände unterscheiden.

Zurück zum Seitenanfang

Zurück zum Start