Anorganische Chemie
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Anorganische Chemie Anorganik ist mehr als nur Salze; hier gibt es Antworten auf Fragen rund um die "unbelebte Chemie" der Elemente und ihrer Verbindungen.

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Alt 03.04.2012, 23:36   #1   Druckbare Version zeigen
opd Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 51
HSAB-Konzept (Pearson) - Wie entscheiden, ob hart oder weich?

Hallo zusammen,
ich habe folgende Aufgabe vor mir liegen:

"Zn2+-Ionen sind häufig in schwefelreichen Bindungstaschen in Proteinen gebunden. Durch welches der Ionen Ca2+,Al3+,Na+,Pb2+ wird es am ehesten verdrängt werden? Begründen Sie ihre Entscheidung."

Ich vermute, die Frage zielt aufs HSAB-Konzept ab.
Sprich Schwefel ist ziemlich klein und daher als hart einzuordnen, sodass nun das Ion gesucht wird, welches ebenfalls sehr hart ist und somit gut bindet an Schwefel.
Oder sehe ich das völlig falsch?

Dann zu meiner eigentlichen Frage:
Wie entscheide ich denn nun aus dem Stehgreif, welches davon das härteste ist?
Natrium würd ich ausschließen, da recht groß und wenig geladen (--> weich).
Calcium ist auch groß (--> weich). Aber die anderen? Wie gehe ich da am Besten vor?
opd ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.04.2012, 23:19   #2   Druckbare Version zeigen
Joern87 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.390
AW: HSAB-Konzept (Pearson) - Wie entscheiden, ob hart oder weich?

Physiologisch gesehen scheiden Blei und Aluminium aus.

Die chemische Härte ist ein Begriff aus der Dichtefunktionaltheorie. Das, was über dieses Konzept gelehrt wird, ist m.E. zwar manchmal nützlich, aber eher eine "pi-mal-Daumen-Regel".

Calciumionen sind recht "hart" (wobei: Wann ist ein Ion als hart, wann als weich zu bezeichnen?). Geschuldet wird dies der "hohen" Ladung (wann gilt eine Ladung als "hoch"?). Gleiches gilt für das Sulfid (obwohl der dianionische Charakter das Sulfidion den Radius im Gegensatz zum isolieren Schwefelatom größer erscheinen lässt?).

Calcium ansich wird wahrscheinlich das Zink strukturell ersetzen können, das betreffende Enzym wäre allerdings nicht mehr funktionsfähig. Zudem wäre eine Substitution innerhalb einer Proteinmatrix recht schwierig.

Die Frage ist also nur rein theoretischer Natur?!
__________________
mfg Jörn
Chemiker haben für alles eine Lösung!

Was macht Salz, wenn es pleite ist? Es geht in-Solvenz
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Alt 06.04.2012, 23:43   #3   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.883
AW: HSAB-Konzept (Pearson) - Wie entscheiden, ob hart oder weich?

Zitat:
Zitat von opd Beitrag anzeigen
Sprich Schwefel ist ziemlich klein und daher als hart einzuordnen, sodass nun das Ion gesucht wird, welches ebenfalls sehr hart ist und somit gut bindet an Schwefel.
Oder sehe ich das völlig falsch?
Schwefel ist dick und wabbelig...
Zn2+ wird am ehesten durch Pb2+ verdrängt. Warum das "physiologisch ausscheiden" soll, ist mir unklar. Die bevorzugte Bindung von Blei an Schwefel erklärt warhscheinlich sogar dessen Giftigkeit (Bindung an Enzyme und damit Veränderung deren Sekundär- und Tertiärstruktur)
Zitat:
Dann zu meiner eigentlichen Frage:
Wie entscheide ich denn nun aus dem Stehgreif, welches davon das härteste ist?
Natrium würd ich ausschließen, da recht groß und wenig geladen (--> weich).
Calcium ist auch groß (--> weich). Aber die anderen? Wie gehe ich da am Besten vor?
Du musst Dir erst mal einen Ueberblick über die wichtigen Trends im PS verschaffen : wie ändern Ionenradien innerhalb einer Periode ? Wie innerhalb einer Gruppe ? Welchen Einfluss hat die Ladung auf die Grösse ? etc.
Z.B. Sagst Du Ca2+ sei gross und daher weich. Aufgrund der hohen positiven Ladung ist es aber eher klein und hart.

Du kannst Dir auch mal Pearsons Originalarbeit ansehen ! Wenn ich sie wiederfinde, poste ich mal die Quelle.

lg

EDIT Ca(II) ist noch härter als Zn(II) und wird dieses nicht aus einer Zn-S Bindung verdrängen.
ricinus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.11.2018, 21:26   #4   Druckbare Version zeigen
GlobusEnte  
Mitglied
Beiträge: 136
AW: HSAB-Konzept (Pearson) - Wie entscheiden, ob hart oder weich?

hallo ihr lieben!
Ich hab nach einiger Zeit jetzt ein ähnliches Problem. Kann ich nach dem HSAB-Konzept wirklich nur auswendig lernen was hart und weich ist, oder gibt es irgendwo Werte? Trends bezüglich der Ionenradien sind mir bekannt, mit hoher/niedriger Polarisierbarkeit ist ja die Elektronegativität gemeint oder?
GlobusEnte ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 09.11.2018, 22:13   #5   Druckbare Version zeigen
Jonas__  
Mitglied
Beiträge: 99
AW: HSAB-Konzept (Pearson) - Wie entscheiden, ob hart oder weich?

Wie oben erwähnt ist die 'Regel' eine Pi mal Daumenregel, daher macht es auch nur bedingt Sinn die mit Werten zu spicken, da in der Realität viel mehr Faktoren eine Rolle spielen.


Guck dir mal im Englischen Wiki die Tabelle 'Comparing tendencies of hard acids and bases vs. soft acids and bases' direkt unter Theory an:
https://en.wikipedia.org/wiki/HSAB_theory#Theory


Und Elektronegativität ist so etwas wie 'die Fähigkeit/Potential eines Atoms in einer chemischen Bindung die Bindungselektronen an sich zu ziehen'


Die Polarisierbatkeit ist die Fähigkeit spontan Dipole auszubilden. Wie 'wappelig' ein Atom ist.


Die beiden Variablen sowie die anderen aus der o.g. Tabelle sind zum Teil stark voneinander abhängig. Das HSAB Prinzip macht daraus etwas das leicht zum argumentieren verwendet werden kann. In der Argumentation wird oft mit 'eher' ('eher hart') verglichen auch um die Unsicherheit auszudrücken.


MfG
Jonas__ ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.11.2018, 22:25   #6   Druckbare Version zeigen
GlobusEnte  
Mitglied
Beiträge: 136
AW: HSAB-Konzept (Pearson) - Wie entscheiden, ob hart oder weich?

Danke dir!
Und woher weiß ich wie wabbelig mein Teilchen ist?
GlobusEnte ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.11.2018, 23:50   #7   Druckbare Version zeigen
Jonas__  
Mitglied
Beiträge: 99
AW: HSAB-Konzept (Pearson) - Wie entscheiden, ob hart oder weich?

Wie oben erwähnt ist die 'Regel' eine Pi mal Daumenregel, daher macht es auch nur bedingt Sinn die mit Werten zu spicken, da in der Realität viel mehr Faktoren eine Rolle spielen.


Guck dir mal im Englischen Wiki die Tabelle 'Comparing tendencies of hard acids and bases vs. soft acids and bases' direkt unter Theory an:
https://en.wikipedia.org/wiki/HSAB_theory#Theory


Und Elektronegativität ist so etwas wie 'die Fähigkeit/Potential eines Atoms in einer chemischen Bindung die Bindungselektronen an sich zu ziehen'


Die Polarisierbatkeit ist die Fähigkeit spontan Dipole auszubilden. Wie 'wappelig' ein Atom ist.


Die beiden Variablen sowie die anderen aus der o.g. Tabelle sind zum Teil stark voneinander abhängig. Das HSAB Prinzip macht daraus etwas das leicht zum argumentieren verwendet werden kann. In der Argumentation wird oft mit 'eher' ('eher hart') verglichen auch um die Unsicherheit auszudrücken.


MfG
Jonas__ ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.11.2018, 11:24   #8   Druckbare Version zeigen
GlobusEnte  
Mitglied
Beiträge: 136
AW: HSAB-Konzept (Pearson) - Wie entscheiden, ob hart oder weich?

Was ich an dieser Stelle nciht verstehe.
wie kann es sein dass HCl eine starke Säure (sehr gut dissozierbar) ist,wenn sie aus zwei harten Teilchen verbunden ist, die eine relative starke WW eingehen müssten?
GlobusEnte ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.11.2018, 12:31   #9   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 21.285
AW: HSAB-Konzept (Pearson) - Wie entscheiden, ob hart oder weich?

Chlorwasserstoff ist eine kovalente Verbndung mit einer relativ stark polarisierten Bindung.In wäßriger Lösung erfolgt die Dissoziation jedoch überwiegend aufgrund der starken Hydratationsenthalpien,besonders für das "Proton",wodurch die kovalente Bindung heterolytisch gespalten wird.
Das HSAB-Prinzip ist ein qualitatives Modell zum Abschätzen gewisser Stabilitäten.Das Modell hat aber seine Grenzen(wie viele Modelle in der Chemie).

Fulvenus!
Fulvenus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.11.2018, 12:41   #10   Druckbare Version zeigen
GlobusEnte  
Mitglied
Beiträge: 136
AW: HSAB-Konzept (Pearson) - Wie entscheiden, ob hart oder weich?

Zitat:
Zitat von Fulvenus Beitrag anzeigen
Chlorwasserstoff ist eine kovalente Verbndung mit einer relativ stark polarisierten Bindung.In wäßriger Lösung erfolgt die Dissoziation jedoch überwiegend aufgrund der starken Hydratationsenthalpien,besonders für das "Proton",wodurch die kovalente Bindung heterolytisch gespalten wird.
Das HSAB-Prinzip ist ein qualitatives Modell zum Abschätzen gewisser Stabilitäten.Das Modell hat aber seine Grenzen(wie viele Modelle in der Chemie).

Fulvenus!
Das Proton ist doch aber in jeder Säure per definitionem vorhanden. Was macht die HCl dann so stark im Gegensatz zu anderen?
Die Differenz der EN ist ja verschwindend gering.
GlobusEnte ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 13.11.2018, 13:12   #11   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 21.285
AW: HSAB-Konzept (Pearson) - Wie entscheiden, ob hart oder weich?

Zitat:
Zitat von GlobusEnte Beitrag anzeigen
Das Proton ist doch aber in jeder "Brönsted"Säure per definitionem vorhanden. Was macht die HCl dann so stark im Gegensatz zu anderen?
Die Differenz der EN ist ja verschwindend gering.
Die Säurestärke einer Brönstedsäure ergibt sich aus der Stabilität des korrespondierenden Anions,wo induktive und mesomere Effekt eine Rolle spielen.
Das hat aber nichts mehr mit dem HSAB-Prinzip zu tun.
Schau dir mal lieber den Verlauf der Säurestärken(pKs-Werte) der Halogenwasserstoffsäuren an:https://de.wikipedia.org/wiki/Halogenwasserstoffe .
Am Beispiel von HF sieht man aber,wie die Säurestärke auch von der Dissoziation in unteschiedlichen Solventien,bzw. Reinstoff abhängt,wo HF in wäßriger lösung zu den schwachen Säuren zu zählen ist,die wasserfreie HF aber eine starke Brönstedsäure ist.

Fulvenus!
Fulvenus ist offline   Mit Zitat antworten
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