Hallo
Ich habe am Freitg einen Chemietest für den ich mich leider nicht ausreichend vorbereitet habe. Der Stoff ist: Bindugsarten(Atombindung, Ionenbindung usw.), und Säuren/Basen.
Ich wäre für jede Information dankbar, am besten in form eines Links zu einer Seite mit der entsprechenden Info.
DANKE!
nobody
26.04.2000, 21:00
Also Säuren geben H+ ab, während Basen H+ aufnehmen. Daraus ergibt sich erstens, daß
Säuren nur Teilchen sein können, die H enthalten - und zwar H verbunden mit einem Atom, das
Elektronen an sich zieht. Das tun "typische" Nichtmetallatome wie z. B. O, S und die Halogene (F, Cl,
Br, I). Man sagt auch, diese Atome haben eine "höhere Elektronegativität" als H.
Beispiele:
H-Cl
Das Chloratom zieht das gemeinsame Elektronenpaar (durch den Strich dargestellt) zu sich
herüber, so daß schließlich H ohne sein Elektron abgespalten werden kann:
H+ |Cl-
Chlor ist jetzt negativ geladen, weil es ein Elektron mehr hat als normalerweise; H ist positiv
geladen, weil es sein einziges Elektron (das vorher Teil des gemeinsamen Elektronenpaares
war) an Chlor verloren hat.
HCl ist übrigens Chlorwasserstoffgas, das man in Wasser gelöst Salzsäure nennt.
Aus der Säure-Base-Definition ergibt sich zweitens, daß Basen Teilchen sein müssen, die "irgendwie"
noch "Platz" für ein H+ haben. Solche Teilchen sind entweder negativ geladen (dann ziehen sie H+
regelrecht an) oder sie haben Elektronenpaare, die nicht für Bindungen genutzt werden (d. h. nicht
gemeinsam zwei Atomen gehören), sondern "frei" sind.
Beispiele:
Cl- ist eine Base. Es könnte das H+ wieder aufnehmen und würde dann wieder zu HCl (das tut es
aber nicht gern, weil es sich allein "wohler" fühlt).
Aber auch H2O ist eine Base: Am O-Atom sind "freie" Elektronenpaare, so daß ein Proton
aufgenommen werden kann. Es entsteht dann
H2O + H+ -----------> H3O+
Und daraus ergibt sich schließlich drittens, daß Säuren und Basen Partner sind, die
zusammengehören, so wie ein Spender und ein Spenden-Empfänger zusammengehören: Der eine gibt,
der andere nimmt. Wenn keiner nimmt, dann können Sie auch nichts geben - und wenn keiner gibt,
dann können Sie auch nichts nehmen.
In der Sprache der Chemie:
Wenn keine Base da ist, gibt auch kein Teilchen ein Proton her - gibt es also auch keine Säure. Wenn
aber Säure und Base da sind, findet ein H+-(d. h. Protonen-)Übergang statt:
H-Cl + H2O -----------> H3O+ + Cl-
Die Säure (H-Cl) ist der Protonenspender, die Base (H2O) ist der Protonenempfänger.
Wasser kann aber auch Säure sein!
Nehmen wir ein Teilchen, das in Seifen vorkommt: Es hat die Formel C17H35COO-, besteht also aus
insgesamt 18 C-Atomen, 35 H-Atomen und zwei O-Atomen und ist negativ geladen (man nennt es
"Stearat-Ion"). Dieses Teilchen "fühlt sich so wie es ist nicht wohl" und möchte furchtbar gerne ein H+
aufnehmen. Es möchte also unbedingt zu C17H35COOH werden.
Wenn dieses Teilchen auf Wasser trifft, dann ist klar: Das Stearat-Ion "giert" viel stärker nach einem
H+ als das Wasser-Molekül. Man sagt auch: Das Stearat-Ion ist die "stärkere Base". Und so kommt
es, wie es kommen muß: H2O gibt ein Proton her - es reagiert jetzt als Säure!
H2O + C17H35COO- -----------> OH- + C17H35COOH
Da sind sie, die OH--Ionen, die frei werden, wenn man Basen mit Wasser reagieren läßt (wobei - wie
gesehen - Wasser als Säure reagiert).
Und so sehen wir viertens, daß es oft auf den Partner ankommt, ob ein Teilchen als Säure oder als
Base reagiert.
Wenn beide Teilchen Säure sein könnten, dann ist die Frage: Welches Teilchen ist die stärkere
Säure (d. h. möchte sein H+ lieber hergeben)?
Wenn beide Teilchen Base sein könnten, dann ist die Frage: Welches Teilchen ist die stärkere Base
(d. h. möchte lieber ein H+ aufnehmen)?
Wasser kann - je nachdem - Säure oder Base sein, je nach Partner. Und das gilt auch für viele
andere Teilchen - aber das würde jetzt vielleicht zu weit führen. Man nennt solche Teilchen, die
sowohl ein Proton hergeben als auch ein Proton aufnehmen können (je nach Partner), auch
Ampholyte.
Warum entsteht bei der Reaktion von Silbernitratlösung, Natronlauge, Ammoniak und Ethanal und
nachfolgendem Erwärmen ein Silberspiegel?
Die Lösung enthält einen Komplex von Ag+ mit Ammoniak, in dem Ag+ gegen Ausfällung zu
AgOH geschützt ist:
[Ag(NH3)2]+
(siehe dazu die Frage "Komplexe" unten auf dieser Seite!)
Ammoniak selbst reagiert hier nicht mit, d. h. es geht aus der Reaktion unverändert hervor.
Es entsteht zunächst durch den nucleophilen Angriff von OH- am positiv polarisierten
Carbonyl-C-Atom des Ethanals ein negatives H-Ion (Hydrid-Ion); die Elektronen stammen von C,
das dadurch oxidiert wird (die Elektronen, die die OH-Gruppe am Carbonyl-C-Atom binden,
werden nämlich aufgrund der höheren EN des O-Atoms eben diesem O-Atom zugerechnet und
fehlen damit dem Carbonyl-C-Atom):
R-CHO + OH- ergibt R-COOH + H|-
Dieses negative H-Ion überträgt die Elektronen auf Ag+:
H|- + 2 Ag+ ---> H+ + 2 Ag (das ist das metallische Silber, das den Silberspiegel macht!)
Jetzt wird noch ein OH- Ion verbraucht, wobei ein H2O-Molekül entsteht:
Ich würde gerne alles über Seifen wissen: Zusammensetzung? Funktion? Warum kann man damit
reinigen?
Seifen sind die Alkalisalze (d. h. Na- oder K-Salze) von Fettsäuren. Herstellung: Öl/Fett
kocht man mit Natronlauge oder Kalilauge. Das Öl wird durch NaOH (bzw. KOH) in Glycerin und
Seifen gespalten: Fett + 3 NaOH ergibt Glycerin + 3 RCOO-Na+.
Das ist ein mögliches Fettmolekül. Man erkennt die
Fettsäurereste, z. B. C17H33COO, die am Glycerin-Rest
(drei C-Atome vertikal gezeichnet) hängen. Die Seifen
sehen in diesem Fall so aus: C17H33COO-Na+,
C17H35COO-Na+, C17H31COO-Na+.
Diese Seifen, genauer gesagt: die negativen Fettsäure-Anionen (in unserem Fall C17H33COO- ,
C17H35COO- und C17H31COO- ), haben einen großen unpolaren Teil - den Kohlenwasserstoff-Teil
- und einen kleinen polaren Teil - die Carboxylgruppe COO-. Das soll im folgenden Bild
veranschaulicht werden. Teilchen, die so aussehen, nennt man Emulgatoren, weil sie emulgieren
können, d. h. zwei eigentlich nicht mischbare Systeme wie Wasser und Öl trotzdem vermischen.
Darauf beruht die Waschwirkung!
Der polare Teil stellt die Verbindung zum Wasser her und
der unpolare Teil zum Öl/Fett, was eben auch eine fette
Verschmutzung sein kann.
Dann wird dieses Öltröpfchen (gelb) vom unpolaren Teil des
Emulgators umhüllt, während der polare Teil des Emulgators
zum Wasser (blau) zeigt.
Die unpolare Oberfläche einer Faser wird in der gleichen Weise
vom Emulgator belegt (polarer Teil zum Wasser, unpolarer zur
Faser), so daß eine Benetzung möglich ist und auch die
Ablösung der (fetten) Schmutzteilchen.
Stelle dir vor, das vom Emulgator umhüllte Öltröpfchen kommt in die Nähe dieser Faseroberfläche.
Die polaren Teile des Emulgators (die "Köpfe") zeigen dann aufeinander und stoßen sich ab.
Aber natürlich hat die Waschwirkung der Seifen auch Einschränkungen, sonst wären die synthetischen
Waschmittel nicht erfunden worden. Die wichtigsten Einschränkungen: Saure Verschmutzungen
lassen die "fettigen" Fettsäuren entstehen, weil aus z. B. C17H33COO- durch H+ wieder
C17H33COOH wird. Außerdem ist hartes Wasser schlecht für die Seife: Aus C17H33COO- wird
mit Ca2+ das Salz ("Kalkseife" genannt) Ca(C17H33COO)2, das zum "Vergrauen" der Wäsche
beiträgt. Und schließlich: Die Fettsäure-Anionen wie z. B. C17H33COO- reagieren als Anionen
schwacher Säuren in Wasser alkalisch, d. h. sie lassen OH-Ionen entstehen - und dieses Alkalität
ist schlecht für Haut und Textilien.
C17H33COO- + H2O ---------> C17H33COOH + OH-
Was versteht man eigentlich unter dem Bohrschen Atommodell? Wo liegt sein Vorteil, wo liegen
seine Grenzen? Und was bedeutet der Satz "Absorption und Emission von Energie (E) entsprechen
Quantensprüngen"?
Atome bestehen aus Protonen (positiv geladen), Neutronen (ungeladen) und Elektronen
(negativ geladen). Protonen und Neutronen sind viel schwerer als das Elektron. Wie man weiß, bilden
die Protonen und Neutronen einen "Klumpen" - den sogenannten "Atomkern" - , der (weil die
Protonen drin sind) positiv geladen ist.
Aber wo sind die Elektronen? Irgendwo außen herum, wobei sie viel, viel mehr Platz brauchen als der
Atomkern (bis zu 100000 mal so viel).
Dieses "irgendwo außen herum" ist eben schwer zu
erklären. Messungen, die man an dieser sogenannten
"Elektronenhülle" durchgeführt hat, bringen nämlich sehr
komische, zum Teil widersprüchliche Ergebnisse.
Man legt sich nun bestimmte Erklärungsversuche zu, um diese Meßergebnisse zu deuten und damit
die Elektronenhülle zu beschreiben. Diese Erklärungsversuche nennt man Atommodelle. Da gibt es
einfache, verständliche Erklärungsversuche (=Atommodelle). Sie haben aber den Nachteil, daß man
nicht alle Messergebnisse damit erklären kann - ein Teil der Messergebnisse sagt "ja, so ist es!", ein
anderer Teil der Messergebnisse sagt "nein, so kann es nicht sein!". Man spricht dann von den
"Grenzen des Atommodells". Ein solches einfaches Modell ist das Bohrsche Atommodell.
Dann gibt es noch schwieriger zu verstehende Erklärungsversuche, wie z. B. das "Orbitalmodell". Mit
diesen komplizierteren Atommodellen gibt es zwar weniger Widersprüche zu den
Versuchsergebnissen, dafür sind sie aber eben auch schwieriger zu verstehen.
In der Schule bespricht man zunächst das einfachere Bohrsche Atommodell. Man erklärt damit - wie
gesagt - einige Messergebnisse an der Elektronenhülle; andere Messergebnisse sind aber mit dem
Bohrschen Modell nicht zu erklären.
Eine wichtige Aussage des Bohrschen Modells ist, daß die Elektronen gar keine große Freiheit haben,
sich in beliebigen Abständen vom Atomkern aufzuhalten. Nein, sie können sich nur in bestimmten
Abständen aufhalten, um den Kern kreisen.
Diese "Bahnen" der Elektronen können also nur in ganz
bestimmten Abständen vom Kern liegen, dazwischen ist
nichts. Und diese Bereiche, in denen die Elektronen sein
dürfen, nennt man Schalen. Sieben solcher Schalen gibt es,
von innen nach außen werden sie immer größer (wie immer
größere "Kugeln", die um den Kern liegen).
Und weil sie größer werden, haben auch immer mehr Elektronen darauf Platz: Auf der innersten, dem
Kern am nächsten und damit kleinsten Schale zwei, auf der nächsten schon acht, auf der dritten
achtzehn; auf der siebten Schale haben schließlich 98 Elektronen Platz.
Bohr sagte noch mehr: Da die Elektronen vom Kern angezogen werden, ist es am einfachsten für sie,
nahe am Kern zu sein. Wenn sie weiter weggehen (auf eine weiter außen liegende "Schale"), brauchen
sie dazu Energie, weil sie ja gegen die Anziehung vom Kern wegmüssen. Die Elektronen auf der
Schale ganz aussen, ganz weit weg vom Kern haben die meiste Energie!
Da sich Kern und Elektronen anziehen, hängt also nach Bohr die Energie der Elektronen nur von
ihrem Abstand zum Kern ab, d. h. alle Elektronen, die gleich weit weg sind (auf der gleichen
"Schale"), haben auch die gleiche Energie.
Wie kam Bohr darauf?
Da gibt es ein Experiment, bei dem man die Elektronen vom Kern "wegstößt", ihnen also mehr
Energie gibt. Das kann man mit verschiedenen Mitteln machen, z. B. mit Strahlung.
Das Verblüffende: Zunächst braucht man
ganz bestimmte "Mengen" an Energie zu
diesem "Wegstoßen".
Und als nächstes "fallen" dann diese
"weggestossenen" Elektronen wieder in
Richtung Kern zurück. Die überschüssige
Energie geben sie dabei wieder ab - in
Form von Licht (Strahlung)
Ganz genau dieselbe Beobachtung wie vorhin: Beim "Zurückgehen" werden nur ganz bestimmte
"Mengen" an Energie als Licht abgestrahlt. Dieses Licht besteht also nicht - wie das Sonnenlicht -
aus einer gleichmäßigen Mischung aller Farben, sondern es besteht nur aus ganz bestimmten
Farben*), die man bei der Untersuchung dieses Lichts als "Spektralfarben" erkennt. Natriumatome,
die man so behandelt, strahlen z. B. nur gelbes Licht ab!
*)(Kurz zur Erklärung: Die Farbe des Lichts drückt seine Energie aus. Wenig Energie=Rotes Licht,
mehr Energie=grünes Licht, ganz viel Energie=violettes Licht.)
Und diese Tatsachen, daß beim "Bewegen" der Elektronen vom Kern weg und zum Kern hin eben
nur ganz bestimmte Energiebeträge aufgenommen oder abgegeben werden, erklärte Bohr so, daß
die Elektronen auch nur ganz bestimmte Abstände vom Atomkern einnehmen können - die Schalen
eben.
Energieaufnahme in Form von Strahlung durch das Atom nennt man Absorption, die Energieabgabe
(durch das "zurückspringende" Elektron) nennt man Emission.
Diese Absorption und Emission lassen sich also auf "Elektronensprünge" zurückführen - und da diese
Sprünge nicht beliebig sein dürfen, sondern nur ganz bestimmte Werte haben dürfen (wegen der
Schalen), spricht man von "Quantelung" und von "Quantensprüngen". Es geht also darum, dass
die Energie nicht beliebig verteilt werden darf, sondern jedes Elektron bekommt (bzw. gibt ab) ein
bestimmtes Quantum an Energie (aus deiner Frage zitiert: "Absorption und Emission von E(nergie)
entsprechen Quantensprüngen").
Mit dem Bohrschen Modell kann man nun zwar das mit dem Licht einigermaßen erklären, einige
andere Dinge auch (z. B. die "Ionenbindung") - aber es gibt auch Dinge, die man mit dem Bohrschen
Modell nicht mehr erklären kann. Das sind dann die Grenzen des Bohrschen Modells.
Zum Beispiel kann man nicht erklären:
Warum nutzen die Elektronen in vielen Fällen den Platz auf den "Schalen" gar nicht aus,
sondern gehen völlig freiwillig auf eine weiter entfernte Schale, obwohl näher am Kern noch
Platz wäre?
Warum treten Elektronen so gerne paarweise auf?
Wenn die Elektronen nur auf den "Schalen" sein dürfen und sonst nirgendwo: Wie kommen sie
dann beim "Springen" von einer Schale in die andere? Da müßten sie ja kurzzeitig "zwischen
den Schalen" sein!
Und schließlich: Man hat durch andere Messungen herausgefunden, daß die Energie der
Elektronen auf der gleichen Schale - d. h. im gleichen Kernabstand! - trotzdem verschieden
ist. Bohr kann das nicht erklären!
Um diese Punkte erklären zu können, braucht man eine andere Vorstellung vom Atom - ein anderes
"Atommodell".
Was genau versteht man unter dem Molbegriff? Was genau ist die Wertigkeit der Atome?
(Die Beantwortung dieser Frage hat allerdings im September 1998
das Missfallen eines Chemielehrer-Kollegen erregt.)
Zum Molbegriff und zur Wertigkeit könnte man jetzt eine wissenschaftliche Abhandlung schreiben,
aber ich vermute, dass es hier eher um eine Frage aus dem Anfangsunterricht in Chemie geht.
Unter einem Mol versteht man immer eine bestimmte Menge von Teilchen, nämlich 6,023 * 1023
Teilchen. Also ein Mol Eisen sind 6,023 * 1023 Eisenatome (Fe). Ein Mol Wasser sind 6,023 * 1023
Wassermoleküle (H2O-Moleküle). Ein Mol Sauerstoff sind 6,023 * 1023 Sauerstoff-Moleküle (O2).
Ein Mol Helium (Edelgas) sind 6,023 * 1023 Helium-Atome (He).
Warum der ganze Spuk? Nun: Das Mol Eisen (also die 6,023 * 1023 Fe-Atome) wiegt ca. 56 g. Das
Mol Wasser wiegt 18 g, das Mol Sauerstoff 32 g. Und das Mol Helium wiegt 4 g. In all diesen
"Stoff-Portionen", wie der Chemiker sagt, ist immer die gleiche Zahl von Teilchen drin, nämlich eben
diese 6,023 * 1023 Teilchen. Im unterschiedlichen Gewicht dieser "Stoff-Portionen" spiegelt sich also
das unterschiedliche Gewicht der einzelnen Teilchen wieder!
Die Zahl 6,023 * 1023 ist so gewählt, weil so viele Teilchen auf einem Haufen (= ein Mol) immer
genausoviel - in Gramm - wiegen wie die "relative Teilchenmasse" (das Atomgewicht oder
Molekulargewicht, sagte man früher) angibt. Und das ist ungefähr gleich der Zahl der Kernbausteine
(Protonen + Neutronen) der jeweils beteiligten Atome.
Stoff
Formel
Relative
Teilchenmasse ~ Zahl
der
Protonen+Neutronen
Ein Mol=6,023 *
1023 Teilchen haben
die Masse:
Eisen
Fe
ca. 56
ca. 56 g
Wasser
H2O
2 + 16 = 18
18 g
Sauerstoff
O2
16 + 16 = 32
32 g
Helium
He
4
4 g
Nun zur Wertigkeit: Wenn sich Atome verbinden, kann man sich das so vorstellen, als reichten sie
sich die Hände. Diese "Hände" können einzelne Elektronen sein, die sich dann im Händedruck zu
einem Elektronenpaar vereinigen; diese "Hände" können auch Ladungen sein - eine Hand positiv, die
andere negativ, so ziehen sie sich an und sind verbunden. Die Zahl der "Hände" - das ist die
Wertigkeit. Die besondere Regel bei dieser "Hände-Vorstellung" ist, dass keine Hand frei bleiben darf
- bei keinem Beteiligten!
Stellen wir uns jetzt ein Treffen dieser "Atom-Hände-Wesen" vor, an dem einhändige, zweihändige,
dreihändige usw. "Atomwesen" teilnehmen. Da sind die einhändigen "Wasserstoffs", die zweihändigen
"Sauerstoffs" - und von den "Schwefels" sind gar drei verschiedene Arten gekommen: Die
zweihändigen "Schwefel-zweis", die vierhändigen "Schwefel-viers" und die sechshändigen
"Schwefel-sechsens". Es soll nun versucht werden, verschiedene Gruppierungen zusammenzustellen,
in denen jeweils "keine Hand frei bleibt".
Der einhändige Wasserstoff hat die Wahl, seinesgleichen die Hand zu geben: H-H oder H2. Oder er
macht sich an Sauerstoff ran - da braucht er aber noch einen Kumpel, damit keine Sauerstoff-Hand
frei bleibt: H-O-H oder H2O. Er kann sich auch an "Schwefel-zwei" heranmachen; da gilt dasselbe
wie beim Sauerstoff und es entsteht H-S-H oder H2S. (An die "Schwefel-viers" und
"Schwefel-sechsens" kann er sich nicht so einfach ranmachen, da braucht er Sauerstoff-Hilfe -
das ist eines der Mysterien der Chemie, das wir hier - vorausgesetzt es geht wirklich um eine
Frage zum Chemie-Anfangsunterricht - nicht klären können)
Schwefel und Sauerstoff können sich auf verschiedene Arten treffen (wobei komischerweise die
einfachste Möglichkeit, nämlich Sauerstoff mit "Schwefel-zwei" zu S=O, nicht(!) geht).
Also lassen wir Sauerstoff mit "Schwefel-vier" zusammentreffen. Rein rechnerisch und auch tatsächlich
braucht man jetzt zwei Sauerstoffs: O=S=O oder SO2.
Und mit "Schwefel-sechs" braucht man natürlich drei Sauerstoffs: SO3.
Wenn Sauerstoff aber die Nase von den Schwefels voll hat, dann begnügt es sich mit seinesgleichen:
O=O oder O2.
Zusammengefaßt:
Die Wertigkeit ist die Zahl der "Hände" oder "Bindungsstriche", die von einem Atom ausgehen. Es
gibt Atome, die verschiedene Wertigkeiten haben können, wie z. B. Schwefel. Andere Atome haben
immer die gleiche Wertigkeit, wie z. B. Wasserstoff (1), Sauerstoff (2) und Aluminium (3). Und
wichtig: Nicht alle Möglichkeiten, die sich aus den Wertigkeiten theoretisch ergeben, können
auch in der Praxis realisiert werden! Z. B. gibt es die Verbindungen H4S und H6S nicht!!
Wir sollen erklären, wie die unterschiedlichen Löslichkeiten zustande kommen:
Wenn Ag+ (aus AgNO3 ) und Cl- (aus NaCl) zusammentreffen, fällt unlösliches AgCl aus
(erster Versuch). Des weiteren entsteht (lösliches) NaNO3.
Beim zweiten Mal fällt dagegen kein AgCl aus. Die Erklärung: Das Ag+-Ion umgibt sich mit zwei
NH3-Molekülen, so daß ein Gebilde der folgenden Formel entsteht: [Ag(NH3)2]+. Man nennt das
den Diamminsilber(I)-Komplex. Die Ladung des Silberions bleibt erhalten, weil NH3 ungeladen ist
(die (I) steht für die Ladung von Ag). Ag+ ist das "Zentralion", NH3 der "Ligand". Diese "Liganden"
sind jedoch nicht mittels "normaler" Atombindung an das Zentralion gebunden, sondern es handelt
sich - grob gesagt - um den Spezialtyp einer Elektronenpaarbindung, bei der beide
Bindungselektronen von einem Partner - dem Liganden - gestellt werden. In dem so gebildeten
Komplex ist Ag+ gegen den "Angriff" von Cl- geschützt - es entsteht kein unlösliches AgCl.
Die Gleichung müsste lauten
NaCl + AgNO3 + 2 NH3 ----> [Ag(NH3)2]Cl + NaNO3 (alles auf der rechten Seite ist löslich).
Es ist fast so, als wenn ein liebliches junges Mädchen (Ag+) allein ausgeht und einen wunderschönen
jungen Mann (Cl-) trifft: Die beiden liegen sich in den Armen und haben für ihre Umgebung keine
Augen mehr ("Ausfällung als AgCl").
Nun geht aber das liebliche junge Mädchen Ag+ mit zwei sehr strengen, älteren Tanten (NH3) als
Aufsichtspersonen aus, und diese zwei Tanten scharen sich immer wild entschlossen um ihre liebliche
Nichte Ag+ (d. h. [Ag(NH3)2]+ ; das Pluszeichen bedeutet, daß der Liebreiz des Mädchens immer
noch da ist (=die Ladung des Ag), aber eben da sind noch die beiden Tanten NH3...).
Da mag der schöne Jüngling Cl- zwar kommen und seiner Angebeteten Ag+ feurige Blicke zuwerfen
und immer in der Nähe bleiben - zu einer innigen Zweierbeziehung AgCl wird es an diesem Abend
jedenfalls nicht kommen!
Doch zurück zur Chemie: Aus dem Gesagten ergibt sich auch, daß Liganden mindestens ein freies
(nichtbindendes) Elektronenpaar haben müssen. Es sind also z. B. möglich: OH-, Halogen-Ionen,
SCN-, H2O, NH3 und eben auch S2O32-, wie im nächsten Versuch. Hier entsteht der Komplex
[Ag(S2O3)2]3-, der sogenannte Dithiosulfatoargentat(I)-Komplex. Die Komplexladung ergibt sich aus
2 x (2-) + (+1) = 3-. Auch in diesem Komplex ist Ag+ gegen die Ausfällung als AgCl geschützt.
Die Gleichung lautet
NaCl + AgNO3 + 2 S2O32- ---->[Ag(S2O3)2]3- + NO3- + NaCl
(hier könnte man links und rechts noch die positiven Gegenionen ergänzen, z. B. links kann man
statt 2 S2O32- schreiben 2 K2S2O3 und
rechts dann entsprechend K3[Ag(S2O3)2] + KNO3 + NaCl.
Übrigens: Wenn bei Komplex-Reaktionen Farbänderungen entstehen, ist das ein Hinweis auf den
Austausch von Liganden (z. B. H2O gegen Cl- in Cu2+ - Komplexen).
In der obigen Story wäre das der Austausch einer strengen Tante (oder sogar beider) gegen einen
noch strengeren Onkel (oder sogar zwei Onkels)- der Komplex wäre dann Mädchen/Tante/Onkel
oder sogar Mädchen/Onkel/Onkel, und das sieht in der Tat doch viel anders aus!
nobody
26.04.2000, 21:04
Solltest du mit obiger Information zu wenig habe hier noch ein bischen zum lernen !
Dann doch lieber bei seinesgleichen (den Alkanmolekülen)
bleiben! Ein Beispiel: In eurer Klasse herrscht nicht gerade das
beste Verhältnis der Schüler untereinander. Man hat zwar keinen
Krach, aber große Sympathie empfindet ihr nicht für eure
Klassenkameraden. Dann macht ihr eine Klassenfahrt nach -
sagen wir - Hintertupfensdorf. Dort stellt ihr fest, daß ihr mit der
Dorfjugend ja nun rein gar nichts anfangen könnt. Da bleibt ihr
dann doch lieber unter euch! Und so geht es auch den
Alkanmolekülen. Das mit der Wärmebewegung hat allerdings was
für sich: Bei hoher Temperatur wird zumindest eine teilweise
Vermischung stattfinden (wenn das Alkan nicht gleich in den
Gaszustand übergeht). Aber bei Zimmertemperatur reicht die
Wärmebewegung der Teilchen für eine Vermischung nicht aus.
Wie funktioniert die Fehling-Reaktion im
einzelnen?
Zur Fehling-Reaktion habe ich in einem
Standardwerk der organischen Chemie den Satz
gefunden "Der Mechanismus dieser Reaktion ist
noch wenig untersucht".
Weitere Recherchen - auch im Internet - brachten Null Ergebnis. Zur Tollens-
(Silberspiegel-)Reaktion habe ich allerdings einen Mechanismus gefunden, der aber ausdrücklich als
"möglich" gekennzeichnet war. Diesen Mechanismus habe ich mal sinngemäß auf die Fehling-Reaktion
übertragen, d. h. der folgende Mechanismus ist reichlich spekulativ. Wer mehr darüber weiß, möge
mir bitte eine email schicken!
Also: Die Fehling-Lösung enthält bekanntlich einen Komplex von Cu2+ mit Tartrat- (d. h.
Weinsäure-)Ionen, in dem Cu2+ gegen Ausfällung zu Cu(OH)2 geschützt ist. Das später entstehende
Cu+ bildet mit Tartrat-Ionen keinen Komplex, so daß Cu2O ausfallen kann (rote/gelbrote Farbe).
Erste Schritte:
Es entsteht also durch den nucleophilen Angriff
von OH- ein negatives H-Ion (Hydrid-Ion); die
Elektronen stammen von C, das dadurch
oxidiert wird (die Elektronen, die die
OH-Gruppe binden, werden nämlich aufgrund
der höheren EN des O-Atoms diesem
zugerechnet).
Dieses negative H-Ion überträgt die Elektronen auf
Cu2+:
H|- + 2 Cu2+ ---> H+ + 2Cu+
Jetzt werden noch drei OH- Ionen verbraucht, wobei
zwei H2O-Moleküle und das rote Cu-I-Oxid
entstehen:
H+ + OH- ergibt H2O
Wie gesagt, der Mechanismus ist reichlich spekulativ!
Erkläre die Begriffe "Mesomerie-Energie",
"delokalisierte Elektronen", vor allem im
Zusammenhang mit Benzol.
Achtung, viel Text!
Nehmen wir also Benzol: Das Molekül ist
topfeben.
Jedes C-Atom besitzt nach den drei Einfach- (sigma-)Bindungen noch ein freies p(z)-Orbital. Diese
p-Orbitale sind somit gleich weit voneinander entfernt; aus der Sicht eines einzelnen p-Orbitals sind
die beiden Nachbar-p-Orbitale also völlig gleichberechtigt. Wie soll es sich entscheiden - mit dem
linken Nachbarn verschmelzen ("überlappen") oder mit dem rechten? Für Orbitale keine Frage der
Intelligenz oder Willkür - die Entscheidung erfolgt ausschließlich unter einem Gesichtspunkt: der
energetisch niedrigste Zustand muß es sein! Und unter diesem Gesichtspunkt ist es am besten, mit
beiden Nachbar-p-Orbitalen zu verschmelzen! Wenn das alle sechs p-Orbitale so sehen (und das tun
sie!), dann entsteht eine ringförmig geschlossene Elektronenwolke, in der sich die einzelnen
p-Elektronen (die man jetzt pi-Elektronen nennt) völlig
frei bewegen können. Man nennt das "delokalisiert", d. h. in ihrem Aufenthaltsort nicht mehr auf den
Raum zwischen zwei C-Atomen beschränkt. Und warum nun ist das der energetisch niedrigste
Zustand? Vereinfacht gesagt: Weil die Elektronen nicht mehr in abgegrenzten "Gefängniszellen"
(=lokalisierte Doppelbindungen) eingesperrt sind, sondern viele mögliche Aufenthaltsorte haben -
eben delokalisiert sind.Man nennt die dadurch entstandene gleichmäßige Verteilung auch
"Unordnung", und danach "strebt" nun mal jedes System, wenn man es läßt. Überlege mal, wie es in
deinem Zimmer zuhause aussehen würde, wenn du es "läßt", d. h. nicht aufräumst: Völlig gleichmäßige
Verteilung von Büchern, CDs, Hemden, Kugelschreibern etc. im ganzen Raum - eine sagenhafte
Unordnung! So wollen es auch die Elektronen gerne haben.
Der - rein theoretische - Energieunterschied zwischen der "geordneten" Struktur des Benzols mit drei
Doppel- und drei Einfachbindungen (die es ja gar nicht gibt!) und der tatsächlich vorhandenen
"ungeordneten" Struktur mit dem Ring der pi-Elektronen wird Mesomerie-Energie genannt.Und da
schließt sich gleich noch eine Überlegung an: Der Chemiker ist an und für sich ein ordentlicher
Mensch. Er möchte gerne eindeutige Formeln malen, in denen ganz klar ist, was sich einfach, doppelt
oder dreifach bindet. Und jetzt dieser entsetzlich unordentliche Zustand mit den sechs frei beweglichen
pi-Elektronen des Benzols! Wie um Himmels willen das in einer Formel ausdrücken?!
Doch der Chemiker ist nicht nur ordentlich,
sondern auch erfinderisch: Benzol könnte nämlich,
wie wir wissen, drei Doppelbindungen und drei
Einfachbindungen haben (hat es aber nicht, wie wir
ebenfalls wissen!). Die Formel wäre
Hier hätten sich die p-Orbitale - sagen wir mal - für
die Überlappung nach rechts entschieden. Wenn
sie sich für die Überlappung nach links entschieden
hätten, wäre die Formel
Wohlgemerkt, diese beiden Formeln sind rein
theoretisch, denn die p-Orbitale tun weder das eine
noch das andere. Aber man sieht so schön die
gewohnten Doppel- und Einfachbindungen!!
Aber was die p-Orbitale wirklich tun, sich
nämlich nach links und nach rechts entscheiden,
liegt ziemlich in der Mitte zwischen den beiden
formelmäßig dargestellten rein theoretischen
Möglichkeiten!
Der Chemiker bezeichnet also diese beiden rein theoretischen, praktisch nicht zutreffenden, aber der
Gewohnheit entsprechenden Strukturen als Grenzstrukturen und kann sich jetzt die tatsächliche
Struktur als Mischung daraus vorstellen:
Gibt es nicht! Sieht aber
ordentlich (wie gewohnt)
aus!
Grenzstruktur 1
Das gibt es wirklich; der Kreis ist der
mühselige Versuch, die Delokalisierung der
pi-Elektronen formelmäßig darzustellen.
Dies ist also die tatsächlich vorhandene
"Mischung" der beiden rein theoretischen
"Grenzstrukturen".
Gibt es nicht! Sieht aber
ordentlich (wie gewohnt)
aus!
Grenzstruktur 2
Ich habe nicht verstanden, was es mit den trans-Fettsäuren auf sich hat. Warum macht man so
etwas überhaupt, und warum ist das gefährlich? (Frage eines Nicht-mehr-Schülers, aber
wahrscheinlich für viele interessant!)
Die Frage bezieht sich auf ungesättigte Fettsäuren, wie sie vor allem in pflanzlichen Ölen
vorkommen. Diese pflanzlichen Öle sind, wie der Name schon aussagt, (bei Zimmertemperatur)
flüssige Fette. Das hängt ganz unmittelbar mit der sogenannten cis-Orientierung an den
Doppelbindungen zusammen. Vereinfacht gesagt, bilden sich dadurch sehr sperrige Moleküle, die nur
schwer in einem festen Zustand anzuordnen sind - deshalb werden diese Öle eben erst bei tieferen
Temperaturen fest. So ist jedenfalls weit überwiegend der natürliche Zustand. Für die
Nahrungsmittelindustrie ist das aber möglicherweise ein Nachteil: Für bestimmte Zwecke, z. B. für die
backofengerechte Beschichtung von Pommes frites oder auch für die Margarineherstellung, braucht
man diese Öle als festes Fett. Da man die Doppelbindungen aber gerne behalten will (sonst entstehen
eher minderwertige gesättigte Fette ohne Doppelbindungen!), sucht man nach anderen Wegen, den
Schmelzpunkt zu erhöhen. Eine Möglichkeit: An den Doppelbindungen wird die Orientierung
umgedreht zu trans; die Moleküle verlieren dadurch ihren sperrigen Charakter und ordnen sich
leichter im festen Zustand an - aus den Ölen ist, unter Erhalt der Doppelbindungen (d.h. des
ungesättigten Charakters), bei Zimmertemperatur ein festes Fett geworden.
Eine schwierige Frage, was das praktisch für unsere Gesundheit bedeutet. Man darf nicht vergessen,
daß solche trans-Fettsäuren durchaus auch in natürlichen Produkten wie z. B. Butter vorkommen
(aber nicht sehr häufig). Zum anderen ist der Einsatz von trans-Fettsäuren in den USA - wo die
Diskussion ihren Ausgangspunkt nahm - erheblich stärker als bei uns. Bei Tierversuchen mit einem
erheblichen Anteil von trans-Fettsäuren im Futter wurden Veränderungen in der
Fettsäurezusammensetzung am Herzen festgestellt. Es deutet einiges darauf hin, daß die Gefahr hoher
Bluttfettwerte durch hohe Dosen von trans-Fettsäuren steigt. Derzeit scheint in Deutschland jedenfalls
keine akute Gefährdung zu bestehen. Da ich aber kein Mediziner bin, möchte ich anstelle weiterer
Ausführungen auf die zahlreichen Internet-Veröffentlichungen zu diesem Thema verweisen.
Warum spricht man auch bei den ringförmigen Monosacchariden von D- und L-Form, obwohl
die OH-Gruppe an C5 , die ja für die Bezeichnung D oder L ausschlaggebend war, durch den
Ringschluß gar nicht mehr existiert?
Die Bezeichnung D oder L kommt in der Tat von der Orientierung der OH-Gruppe am
untersten asymmetrischen C-Atom in der Fischer-Projektion (Kettenform); bei den Hexosen ist das
C5. Diese Bezeichnung dient aber nur dazu, die beiden spiegelbildlichen Formen derselben Hexose,
z. B. Glucose, zu unterscheiden - also das Enantiomerenpaar (das Spiegelbild-Paar, das nicht
deckungsgleich ist).
Im Spiegelbild sind nun aber auch die OH-Gruppen an den anderen asymmetrischen C-Atomen
vertauscht, also bei Glucose an C2, C3 und C4.
Also wenn die Anordnung (Konfiguration) in der Fischer-Projektion vom zweiten bis zum fünften
C-Atom rechts-links-rechts-rechts lautet (kennst du die "ta-tü-ta-ta"-Regel?), dann ist das die
D-Glucose.
Wenn sie aber links-rechts-links-links lautet, dann ist das die L-Glucose (obwohl die Benennung
formal nur am letzten - fünften - asymm. C-Atom festgemacht ist, sind - wie man sieht - auch die
anderen OH-Gruppen jeweils "andersrum").
Deshalb hat diese Benennung D oder L auch in der Ringform ihren Sinn, denn vom zweiten bis zum
vierten (asymm.) C-Atom verschwindet die OH-Gruppe ja nicht! Wenn das anders wäre, dann wäre
es nicht mehr Glucose, sondern ein anderer Zucker. Man spricht dann von Diastereomeren - da sind
dann die Atomabstände verschieden, während sie bei den Enantiomeren(paaren) völlig identisch sind.
Zur Übung möchte ich dir die Seite "Kohlenhydrate/Carbohydrates" empfehlen; dieses Bild ist dort
als Lösung einer Aufgabe enthalten. Einfach unten anklicken!
Was ist der Unterschied zwischen einer Stoffgleichung und einer Teilchengleichung? (10. Kl.)
Ich bin mir nicht völlig sicher, ob ich diese Frage genau dem jeweiligen Lehrplan und den
Vorkenntnissen entsprechend beantworten kann, aber ich versuch's mal:
Man kann sagen, Kupfer reagiert mit Sauerstoff zu Kupferoxid. Das ist zunächst eine Wortgleichung.
In die Sprache der Chemie übersetzt lautet das
2 Cu + O2 ------>2 CuO
und ist eine Reaktionsgleichung. Die Bedeutung: Erstens, es reagieren zwei mol Cu-Atome mit einem
mol Sauerstoffmolekülen zu zwei mol der "Formeleinheit" CuO (Formeleinheit deshalb, weil die
Verbindung CuO als Ionengitter vorliegt, in dem sehr viele Cu2+-Ionen auf genausoviele O2--Ionen
kommen, das Verhältnis Cu : O also 1 : 1 ist; Moleküle gibt's hier nicht). Ein mol bezeichnet übrigens
eine bestimmte, sehr große Teilchenzahl, nämlich 6 x 1023. Das wäre also die Bedeutung einer
Stoffgleichung.
Zweitens kann man sagen, es reagieren zwei Cu-Atome mit einem Molekül Sauerstoff zu zwei
Cu2+-Ionen und zwei O2--Ionen. Dann schreibt man aber besser die Sache auch so hin:
2 Cu + O2 -------->2 Cu2+ + 2 O2-
Das wäre jetzt die Bedeutung einer Teilchengleichung. Haarspalterisch, nicht wahr?
Aber schauen wir uns ein anderes Beispiel an:
Salzsäure reagiert mit Natriumhydroxid zu Natriumchlorid und Wasser. Die Reaktionsgleichung als
Stoffgleichung:
HCl + NaOH ---------> NaCl + H2O
Und jetzt die Reaktionsgleichung als Teilchengleichung:
Da Salzsäure die wässr. Lösung von HCl ist, liegt also das Teilchen H3O+ vor. Und was viel
wichtiger ist: Erst in dieser Schreibweise erkennt man so richtig, daß im Grunde nur zwei Teilchen
miteinander reagieren, während die Na- und Cl-Ionen unverändert bleiben (NaCl ist nämlich eine
Ionenverbindung - aus Metall- und Nichtmetallionen)! Man kann also auch einfacher schreiben
H3O+ + OH- ------------> 2 H2O
Du siehst, auch Teilchengleichungen können ihren Sinn haben. Viel mehr noch gilt das für komplizierte
Redoxgleichungen. Aber damit will ich jetzt lieber nicht anfangen ...
Wie gesagt, ich bin mir nicht ganz sicher, diese Frage vorkenntnisgemäß beantwortet zu haben. Wenn
nicht, bitte die Frage nochmal mit zusätzlichen Erläuterungen stellen!
Woraus bestehen Bleichmittel und optische Aufheller in Waschmitteln, und wie wirken sie?
Bleichmittel ist meistens Natriumperborat, NaBO3*H2O2*3 H2O. Diese Verbindung spaltet
Sauerstoff ab und zerstört so durch Oxidation einige Verschmutzungen, die durch Tenside
(waschaktive Substanzen) nicht bzw. nicht vollständig entfernt werden können, z. B. hartnäckige
Obstflecken. Optische Aufheller sind z. B. Pyrazolin-Derivate. Sie machen die Wäsche "weißer als
weiß", indem sie den eigentlich unsichtbaren ultravioletten Anteil im Sonnenlicht als sichtbares
blauviolettes Licht zurückstrahlen. Die normale Mischung der Spektralfarben (erkennbar im
Regenbogen) rot, orange, gelb, grün, blau, violett, die zusammen "normal weiß" ergeben, erhält so
einen größeren Blauviolett-Anteil; das reflektierte Licht ist also "weiß mit Blaustich" und wird von
uns als "besonders weiß" wahrgenommen.
Warum ist die MWG-Konstante K nur von der Temperatur abhängig?
Für eine gegebene Reaktion ist K nur von der Temperatur abhängig (wenn man ganz genau
hinsieht, auch von veränderlichen "Aktivitäten" (statt von Konzentrationen) der Teilchen, und die
können sogar von anderen, an der Reaktion gar nicht beteiligten Teilchen beeinflußt werden. Aber
das nur am Rande).
Normalerweise leitet man das MWG so ab: Im Gleichgewicht der Reaktion
aA + bB <=> cC + dD
gilt
vhin = vzurück , also
khin * ca(A)*cb(B)=kzurück * cc(C)*cd(D) , also
K = khin / kzurück =cc(C)*cd(D) / ca(A)*cb(B)
Die Geschwindigkeitskonstanten khin und kzurück hängen für eine gegebene Reaktion tatsächlich nur
von der Temperatur ab: Mit welcher Energie und wie häufig die Teilchen aufeinander treffen, ergibt
sich aus der Geschwindigkeitsverteilung und der Bewegungsenergie - beide werden nach Gleichungen
berechnet, die - wie gesagt, für eine bestimmte Reaktion - als einzige veränderliche Größe die
Temperatur enthalten. Weitere Größen, die noch eine Rolle spielen, sind z. B. die Gaskonstante R,
die Masse der Teilchen, die Aktivierungsenergie der Reaktion und ein sterischer Faktor (gibt grob
gesagt an, in welcher Orientierung die Teilchen aufeinanderprallen müssen, damit es klappt). Diese
weiteren Größen sind alle von der Temperatur unabhängig. Damit ist also K ebenfalls für eine
gegebene Reaktion von der Temperatur unabhängig.
Das Problem bei dieser Herleitung ist nur die Verwendung der stöchiometrischen Größe: vhin muß
nämlich im konkreten Fall gar nicht gleich khin * ca(A)*cb(B) sein, und vzurück muß auch nicht gleich
kzurück * cc(C)*cd(D) sein. Das hängt nämlich nicht von der Stöchiometrie
aA + bB <=> cC + dD
ab, sondern vom jeweils langsamsten und damit geschwindigkeitsbestimmenden Teilschritt der
Reaktion. vhin könnte also in unserem Fall auch gleich khin*c2(A) sein, wenn nämlich im langsamsten
Teilschritt der Hinreaktion zwei Teilchen A zusammenstoßen. Ebenso könnte vzurück z. B. auch gleich
kzurück*c1(C)*c2(D) sein, wenn nämlich im langsamsten Teilschritt der Rückreaktion ein Teilchen C
mit zwei Teilchen D zusammentrifft.
Und deshalb stimmt die Herleitung des MWG mit den stöchiometrischen Größen, wie sie in der
Reaktionsgleichung stehen, eben nicht (das so ermittelte MWG stimmt aber trotzdem!).
(Anmerkung: Siehe Zusatzfrage weiter unten!)
Um exakt zu sein, muß man die "Triebkraft" der Hin- und Rückreaktion betrachten. Diese
Triebkraft wird in der sogenannten "freien Enthalpie" ^G ausgedrückt. Diese hängt ihrerseits von der
Reaktionsenthalpie ^ H und dem Ausdruck T* ^S ab, d.h. "Temperatur mal Änderung der Energie,
die in der Unordnung steckt (=Entropie))". Die einzige veränderliche Größe ist auch hier die
Temperatur T. Wenn Triebkraft hin = Triebkraft zurück ist, dann hat sich das chem. Gleichgewicht
eingestellt und K seinen Tabellenwert erreicht. Zu dieser Thematik gibt es inzwischen hervorragende
Darstellungen in Schulbüchern, weshalb ich hier nicht weiter ins Detail gehen will.
Anschlußfrage zum Massenwirkungsgesetz: Herleitung stimmt nicht, das so hergeleitete Gesetz
aber doch - wie ist das zu verstehen?
Gute Frage, da war ich wohl etwas zu oberflächlich. Also: Die kinetische Begründung des
MWG stimmt nicht, wie wir gesehen haben. Das MWG muß energetisch (thermodynamisch)
hergeleitet werden. Für diese energetische Herleitung kommt es nicht auf den Reaktionsweg an. Ein
Beispiel: Wenn du auf einen hohen Berg steigst, kommt es für den Zeitaufwand durchaus darauf an,
welchen Weg du gehtst. Aber für die Lageenergie, die du im Vergleich zum Tal gewinnst, ist dieser
Weg völlig unerheblich - Eigernordwand oder Hubschrauber, ganz egal, der Gipfel ist immer
soundsoviel Meter höher als die Talstation! Wichtige Größen für die thermodynamische Herleitung
sind aber die Konzentrationen - und da haben wir die Verbindung mit den stöchiometrischen Größen
der Reaktionsgleichung!
Das Gibbs-Helmholtz-Gesetz sagt aus
(Delta)G=(Delta)H - T*(Delta)S
wobei gilt:
(Delta)H=Hprodukt - Hedukt
(Delta)S=Sprodukt - Sedukt
H=Enthalpie, d. h. "Wärmeinhalt" ((Delta)H also der Wärmeinhalts-Unterschied oder
die"Reaktionswärme"), S=Entropie ("dem Stoff innewohnende Unordnung").
(Delta)G, die "freie Enthalpie", ist die Triebkraft der Reaktion, oder anders gesagt, der "arbeitsfähige
Teil" der Reaktionswärme.
Nun ist sowohl (Delta)H als auch (Delta)S fast unabhängig von der Reaktionstemperatur T.
(Wohlgemerkt, wir reden immer vom Delta-Wert, d.h. Differenz Produkt minus Edukt der jeweiligen
Größe!) Die Unordnung S wird aber "pro Grad" angegeben, d. h. wenn sie mit T multipliziert wird,
haben wir die Temperaturabhängigkeit .
Der Zusammenhang mit der MWG-Konstanten K:
ln K = - 1/(R*T) * (Delta)G
Was hat das Ganze mit den Konzentrationen zu tun?
Die Unordnung (Entropie) S eines Stoffes nimmt ab bei zunehmender Konzentration und sie
nimmt zu bei abnehmender Konzentration. Wenn also im Verlauf einer Reaktion die
Konzentration des Ausgangsstoffs (Edukts) geringer wird, steigt hier die Unordnung. Mit
zunehmender Unordnung fühlt sich das System aber immer wohler, d.h. die aus der Entropie
resultierende "Triebkraft" für die Hinreaktion sinkt. Gleichzeitig wird aber die Konzentration
des Produkts immer grösser, d. h. hier sinkt die Unordnung. Da fühlt sich das System aber nicht
wohl, die aus der Entropie resultierende "Triebkraft" für die Rückreaktion steigt also.
Irgendwann ist also das Gesamt-Delta-S des Reaktionssystems gleich Null (weil Delta-S-Hinreaktion
und Delta-S-Rückreaktion verschiedene Vorzeichen haben).
Genauso gilt:
Wenn die Konzentration des Ausgangsstoffs geringer wird, sinkt der Betrag der Reaktionswärme
Delta-H der Hinreaktion. Gleichzeitig steigt die Konzentration des Produkts, es steigt also auch der
Betrag der Reaktionswärme Delta-H der Rückreaktion. Da sich die Reaktionswärmen Delta-H der
Hin- und Rückreaktion in ihrem Vorzeichen unterscheiden, ist also irgendwann das Gesamt-Delta-H
des Reaktionssystems gleich Null.
Und so kann man ausrechnen, dass "irgendwann" die "Triebkräfte" Delta-G für die Hin- und für die
Rückreaktion (die ebenfalls verschiedene Vorzeichen haben) gleich groß sind - Gesamt-Delta-G der
Reaktion also gleich Null - keine "Gesamt-Triebkraft" mehr - Gleichgewicht!
nobody
26.04.2000, 21:05
Und noch ein bischen
Erkennen kann man das am Bindungswinkel und an der Bindungslänge, meistens auch an der
Zahl der Bindungspartner.
Im Falle der sp3-Hybridisierung gibt es ja vier Hybrid-Orbitale. Die ordnen sich im Raum so an, daß
sie möglichst weit voneinander weg sind (logo!), und das entspricht dann den vier Ecken einer
Pyramide mit Dreiecksgrundfläche. Der Winkel zwischen den Orbitalen ist dann 109,5 °. Dieser
Winkel kann allerdings auch etwas geringer ausfallen, dazu später.
Bei sp2-Hybridisierung gibt es drei Hybrid-Orbitale. Hier ergibt eine Anordnung im Raum mit
möglichst großem gegenseitigem Abstand eine ebene Struktur mit gleichmäßig 120 ° Abstand. Bei
dieser Hybridisierung ist noch ein p-Orbital vorhanden, das an der Hybridisierung nicht teilgenommen
hat und für andere Zwecke (zusätzliche Bindung; Delokalisierung) verwendet werden kann.
Bei sp-Hybridisierung gibt es zwei Hybrid-Orbitale. Ganz klar: Die sind 180 ° voneinander weg,
linear. Hier gibt es noch zwei p-Orbitale, die an der Hybridisierung nicht teilgenommen haben und -
siehe oben - für andere Zwecke verwendet werden können.
Man kann es auch an der Bindungslänge erkennen: Die nimmt ab von der Einfach-(sp3)Bindung über
die Doppel-(sp2-)Bindung zur Dreifach-(sp-)Bindung.
Erkennung an der Zahl der Bindungspartner: Hier ist etwas Vorsicht geboten - das kann in die Irre
führen!
Im Fall neutraler C-Verbindungen haut das hin: Wenn C direkt mit vier anderen Atomen verbunden
ist, dann ist das C-Atom sp3-hybridisiert. Wenn es drei Partner sind, dann ist es sp2-hybridisiert.
Und bei zwei Partnern handelt es sich um sp-Hybridisierung. Wie gesagt, das ist aber nur sicher im
Fall neutraler C-Verbindungen. Wenn Ladungen im Spiel sind, können das durchaus doppelt besetzte
"nichtbindende" Orbitale sein, so daß man leicht sp3 mit sp2 verwechseln kann. Und bei anderen
Verbindungen ist es noch komplizierter: Nehmen wir z. B. Wasser, H2O.
Das O-Atom hat nur zwei Bindungspartner - die H-Atome -, aber es ist
dennoch sp3-hybridisiert! Das O-Atom hat nämlich sechs
Außenelektronen, davon braucht es nur zwei für die Bindung zu den
H-Atomen, bleiben vier - zwei Paare - übrig! Und die besetzen je ein
Hybridorbital. Macht zusammen vier Orbitale - sp3-Hybridisierung! Der
Winkel zwischen den sp3-Hybridorbitalen ist jetzt allerdings nicht mehr
exakt 109,5°. Denn die beiden doppelt besetzten sp3-Hybridorbitale
üben aufgrund ihrer höheren Elektronendichte einen Abstoßungseffekt auf
die beiden anderen ("bindenden") sp3-Hybridorbitale aus. Der Winkel
zwischen diesen - und damit zwischen den H-Atomen - ist also etwas
kleiner als 109,5º, der Winkel zwischen den beiden doppelt besetzten sp3-Hybridorbitalen etwas
größer.
Und jetzt die Frage: Woher wissen die C-Atome, wie sich zu hybridisieren haben?
Das "wissen" sie aus der Zahl und der Art der möglichen Bindungspartner. Bei H-Atomen ist es ganz
einfach: Wenn genügend H-Atome da sind, geht das C-Atom auch die höchstmögliche Zahl von
Bindungen ein - sp3-Hybridisierung (gleichmäßige Ladungsverteilung). Wenn es entsprechend weniger
sind, dann eben sp2 oder sp. Bei anderen Atomen, insbesondere O-Atomen, ist es so, daß diese eine
sehr hohe "Affinität" zu C-Verbindungen haben (d. h. C-Verbindungen reagieren leicht mit
O-Atomen). Diese O-Atome neigen dazu, das C-Atom zu seiner höchstmöglichen Oxidationsstufe zu
bringen - das ist, vereinfacht gesagt, die Doppelbindung C=O. Jetzt kann das C-Atom nur noch mit
zwei anderen Bindungspartnern zusammengehen. Macht zusammen drei Partner - sp2-Hybridisierung.
Die zusätzliche Bindung zwischen C und O ist übrigens eine ¶-Bindung (entstanden aus der
Überlappung zweier p-Orbitale).
Hilft dir das im Verständnis der Hybridisierung? Wenn Zusatzfragen anfallen, bitte nicht zögern und
per email an mich schicken!
Warum nennt man die Helix-Struktur der Proteine alpha-Helix?
Bei der Strukturfeststellung ergibt sich das Problem, die experimentellen Daten der
Strukturanalyse, die man überwiegend mit Röntgenstrahlen durchführt, zu interpretieren. Bei dieser
Röntgenstrukturanalyse erhält man nämlich zunächst ein ziemlich wirres Bild, ein sog. "inverses Gitter",
wenn ich mich richtig erinnere - wir mussten das nämlich mal im Studium machen; an Details erinnere
ich mich nicht mehr, nur noch daran, daß es eine vertrackte Geschichte war, die uns viel Mühe
gekostet hat. Es ist nun so, daß die alpha-Helix, bei der 3,6 Aminosäuren auf einen
Helix-Umgang kommen, die experimentellen Daten am besten erklärt. Die sogenannte ¶-Helix
("pi-Helix") mit 4,4 Aminosäuren pro Umgang zum Beispiel erklärt die experimentellen Daten nicht so
gut.
Brom disproportioniert in alkalischer Lösung zu Bromid- und Bromat-Ionen. Warum werden bei
der Oxidation zum Ausgleich 10 Elektronen und nicht 5 Elektronen benötigt?
Zuerst dachte ich ja, dein Lehrer hätte die Aufgabe nicht richtig gestellt: Nach meinem Wissen
disproportioniert Brom nämlich in alkalischer Lösung zu Bromid- und Hypobromit-Ionen:
Br2 + 2 OH- ----------> Br- + BrO- + H2O
Aber dann habe ich nochmal im schlauen Buch nachgesehen, und da stand, daß beim Erwärmen
dieser alkalischen Lösung eine weitere Disproportionierung des Hypobromits zu Bromid und Bromat
stattfindet:
3 BrO- -------------> 2 Br- + BrO3-
Also nochmal die beiden Gleichungen - die erste mit angepassten Koeffizienten:
Und so wie das jetzt dasteht, haben tatsächlich nur fünf Elektronen die Plätze getauscht: Fünf
Brom-Atome haben je ein Elektron dazugewonnen, ein Brom-Atom hat diese fünf Elektronen
abgegeben.
Versuchen wir jetzt, die Teilgleichungen für Oxidation und Reduktion zu schreiben:
Hier liegt wohl das Problem (jedenfalls nach meiner Auffassung), weshalb dein Lehrer meint, zehn
Elektronen wechselten die Plätze: Brom-Atome liegen als Edukt (Ausgangsstoff) ja nicht vor,
sondern Brom-Moleküle. Dann müsste man entweder schreiben
Zehn Elektronen haben bei diesem so beschriebenen Vorgang die Plätze gewechselt!
Frage mal deinen Chemielehrer, ob er das so gemeint hat!
Kubi
22.05.2004, 15:28
Hallo
Ich habe am Freitg einen Chemietest für den ich mich leider nicht ausreichend vorbereitet habe. Der Stoff ist: Bindugsarten(Atombindung, Ionenbindung usw.), und Säuren/Basen.
Ich wäre für jede Information dankbar, am besten in form eines Links zu einer Seite mit der entsprechenden Info.
DANKE!
Also in kurzfassung: Säuren sind verbindungen die in einer wässrigen lösung disoziieren (zerfallen) in H+jonen und Säurerestionen .
Basen sind verbindungen die in Lösungen zerfallen in OH-Jonen und baserestionen.
Ionenbindung (Liegt insbesondere in Salzen vor - wenn Metall und Nichtmetall verbunden sind - wenn der Unterschied der EN-Werte > 1.8 ist)
Atombindung (insbesondere bei Verbindungen zwischen Nichtmetallen - meist liegen dann Moleküle vor)
upsidedown
22.05.2004, 15:31
Hat das einen besonderen Grund einen drei Jahre alten Thread wieder auszugraben? ;)
Kubi
22.05.2004, 16:23
Hat das einen besonderen Grund einen drei Jahre alten Thread wieder auszugraben? ;)
wollte mal sehen ob es jamand merkt! "Verdammt" :D
LaddyYuffie
07.11.2006, 20:07
Hat das einen besonderen Grund einen drei Jahre alten Thread wieder auszugraben? ;)
Hi,:)
ik hätte ne frage bei 2cu +o²=2cu0² und was bedeutet die 2 bei kupfer??
kaliumcyanid
07.11.2006, 20:15
Normal sollte das so aussehen:
2 Cu + O2 -> 2 CuO2