4. Nebengruppe

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Definition[Bearbeiten]

Diese Gruppe besteht aus den Elementen Chrom (Cr), Molybdän (Mo) und Wolfram (W). Auch hier sind die Atom- und Ionenradien der schweren Elemente nahe zu identisch. Der Grund hierfür die zuvor erwähnte Lanthanoidenkontraktion

Vorkommen[Bearbeiten]

Chrom kommt in der Natur in der Regel als Chromeisenstein (FeCr2O4) vor. Fe2+ wird meist teilweise durch Mg2+ und Cr3+ durch Fe3+ oder Al3+ ersetzt. Manchmal kann man auch Rotbleierz (PbCrO4) oder Chromocker (Cr2O3 finden. Der Name Chrom leitet sich von der für dieses Element chrakteristische Vielfalt der Farben seiner Verbindungen ab... (chromos = Farbe).

Molybdän und Wolfram als Metallate. CaWO4 sog. Scheelit und MoS2 sog. Molybdänit. Molybdänit hat Schichtstruktur und ist ein Schmiermittel.

Darstellung[Bearbeiten]

Chrom wird aluminathermisch aus Chromeisenstein gewonnen.

FeCr2O4 + Na2CO3 + O2 Fe2O3 + NaCrO4 Na2Cr2O7 Cr2O3 2 Cr

Molybdän:

2MoS2 + 7 O2 3MoO3 + 4SO2 [[Röstung}]]

Die Trioxide werden großtechnisch mit Wasserstoff in Stufen reduziert (1000 bis 800°C)

Verwendung[Bearbeiten]

Chrom wird für rostfreien Edelstahl zur Verchromung verwendet. Chrom oxidiert bei gewöhnlichen Temperaturen weder an der Luft noch unter Wasser.

Chrom ist auch für den Menschen essentiell beim Glukoseabbau im Blut. Toxisch sind nur Cr(VI)-Verbindungen, wie CrO3, CrO42- und Cr2O72-, die auf der Haut zu schlechtheilenden Geschwüren führen und oral eingenommen zu Magen-Darmbeschwerden, Durchfall, Kollaps, Leber- und Nierenschäden führen.

chrommetall sowie Chrom (III)-Verbindungen sind weder hautreizend, cancerogen noch mutagen.

Molybdän wird in der Edelstahlherstellung, als Katalysator in der Petrochemie und zur Elektrodenherstellung. Wolfram wird als Glühfaden in klassische Glühbirnen verwendet und als "Widia" (= WC + 6\% CO) in Werkzeugen verwendet.

Oxidationsstufen[Bearbeiten]

Möglich sind Oxidationsstufen von -2 bis +6. Bei Chrom ist +3 am stabilsten. Bei Mo und W sind +4 und +6 am häufigsten.

Verbindungen[Bearbeiten]

a) Chrom reagiert mit den meisten Nichtmetallen, z.B. Chlor (CrCl3), Schwefel (CrS), Stickstoff (CrN) und Silizium (CrSi).

b) Oxide

Oxidationsstufe +3 +4 +6
Chrom Cr2O3 grün CrO2 schwrz CrO3 tiefrot
Molybdän MoO2 MoO3
Wolfram WO2 WO3

c) Halogenide Von Chrom gibt es sämtliche Halogenide von Cr(II) bis Cr(IV) in allen (und ich meine wirklich allen!) Farben. Nur das Fluorid gibt es auch in der Oxidationsstufe +5.

d) Chromperoxid


e) Chromsäuren

H2CrO4 ist im Gegensatz zu Schwefelsäure nur in verdünnten Lösungen bekannt. Daas erste H dissoziiert sehr leicht (pK1 = -0,61) das zweite nicht mehr (pK2 = 6,5). Deshalb reagieren Alkalichromate (Kaliumchroomat) in wässfriger Lösung alkalisch.

f) Chromat und Dichromat

Kondensationsverhalten: Säuert man die verdünnte Lösung eines CrO42- mit verdünnter Säure an, so schlägt die gelbe Farbe der Chromatlösung in die orangene Farbe des Cr2O72- um, da das beim Ansäuern primär entstehende Hydrogenchromat nicht wie das entsprechende Hydrogensulfat erst in der Hitze und bei Wasserausschluß, sondern breits in wässriger Lösung und bei Raumtemperatur Wasser abspaltet.

2CrO42- (gelb) + 2H+ Cr2O72- (orange) + H2O

Entsprechend dieses Gleichgewichts enthält eine Chromatlsg auch immer Dichromat und andersrum. Durch Zusatz von Säuren bzw. Basen kann das Gleichgewicht beeinflusst werden. Durch starke Säuren erreicht man auch Tri- oder Tetramere. Die Farbe der Lösung verschiebt sich von gelb über orange nach hochrot.

Redoxverhalten: Chromate besitzen eine stark oxidierende Wirkung, da sie, bei Zugabe von oxidierbaren Stoffen (z.B. H2SO3), das Bestreben haben in die Stufe des 3-wertigen grünen Chroms überzugehen.

CrO42- + 8H+ + 3e- Cr3+ + H2O

Die Oxidationswirkung ist im sauren besonders stark. Daher finden schwefelsaure Dichromatlösungen in der Analytik für Redoxtitrationen (Dichromatometrie: Fe-Bestimmung) und in der Technik (Farbstoff-Farbiken) Verwendung zu Oxidationszwecken.

Das Chromation ist tetraedrisch gebaut und besitzt Doppelbindungscharakter, das Dichromat sind 2 Tetraeder mit einem Sauerstoffatom als Brücke