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Alt 18.06.2010, 16:28   #1   Druckbare Version zeigen
Glyoxalbishydroxyanil Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 270
Elektronenaffinität

Hallo,
ich schreib am Montag Schulaufgabe und habe da jetzt das Problem,
dass ich gar nich weiß wie ich die Elektronenaffinität, Dissoziationsenergie und Sublimationsenergie heraus bekomme.
Kann mir da bitte jemand helfen?

__________________
Mfg
Glyoxalbishydroxyanil
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Alt 18.06.2010, 16:44   #2   Druckbare Version zeigen
Gandalf B.Sc. Männlich
Mitglied
Beiträge: 352
AW: Elektronenaffinität

Hallo Glyoxalbishydroxyanil!
Es wäre super, wenn du deiner Frage eventl. eine Beispiel-Aufgabe beifügen würdest, die ja vielleicht in der Schule behandelt hattet, um dir das am besten daran zu erläuetern (Zumindest was die Dissoziationsenergie und die Sublimationsenergie angeht). Aber dennoch weiß ich leider nicht, ob du jeweils zu den Begriffen Erkärungen, oder lieber Formeln haben möchtest/benötigst.

Viele, freundliche Grüße: Gandalf
Gandalf B.Sc. ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.06.2010, 16:49   #3   Druckbare Version zeigen
Glyoxalbishydroxyanil Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 270
AW: Elektronenaffinität

Also:
Bereche die Gitterenergie von Natriumchlorid unter Verwendung folgender Werte
Sublimationsenergie von Natrium 109kj/mmol
Ionisierungsenergie von Natrium 502kj/mol
Reaktionsenergie der NaCl-Synthese -411kj/mol
Des wäre die Aufgabe.
Ich möchte einfach wissen wie ich diese Werte heraus bekomme (am einfachsten).
__________________
Mfg
Glyoxalbishydroxyanil
Glyoxalbishydroxyanil ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.06.2010, 21:54   #4   Druckbare Version zeigen
Gandalf B.Sc. Männlich
Mitglied
Beiträge: 352
AW: Elektronenaffinität

Hiho Glyoxalbishydroxyanil (Mensch ich kopiere den Namen nun schon zum zweiten Mal, da ich ihn mir einfach nicht geschwidn merken und wiedergeben kann und will , doch nun zu deiner Frage

Also geht es um die Berechnug von Gitterenergie, zeigen auf der Mind-Map auf jeden Fall immer zwei große Pfeile auf die fest eingekringelten Begriffe "Satz von Hess" und "Born-Haber-Kreisprozess" . Doch nun erst zum Begriff der Gittererngie:

Der Begriff der Gitterenergie ist ein Berich der Schublade "Ionenbindung", genauer des "Ionen-Kristalls", den die jeweiligen Ionen im Stande sind zu bilden. In einem Ionenkristall sind die Anionen(-) mit den Kationen(+) elektrostatisch verbunden (=Ionenbindung).
Laut Definition ist die Gittererngrie nun die Arbeit (W=F*s/Kraft die in eine Strecke lang verrichtet werden muss) um nun diese Teilchen voneinander zu trennen, also die elektrostatische-Anziehung der Ionen zu überwinden. Das klingt für das erste, erst einmal verwirrend und für da du ja schließlich nur diese Energie berechnen willst villeicht ja auch befremdlich. Da man zur Berechnung solcher Gitterenergien jedoch auch wissen sollte, was man da berechnet, will ich versuchen das an einem veranschaulichendem Beispiel zu erklären:

Also, man weiß ja, dass man die Aggregatzustände bezüglich ihrer Energie in folgende Reihenfolge bringen kann: [gasf. > flüssig > fest]
=> Dies ist damit begründet, dass die Teilchen sich im Gasförmigen Zustand mehr bewegen können als im flüssigen > als im festen Zustand [da: Bewegung=Enrgie (=Temperatur)] und somit auch jeweils mehr Enrgie besitzen. So besitzt also ein Teilchen, das in einem Fetskörper sitzt < Energie als das gleiche Teilchen in einer Flüssigkeit < als in einem Gas.

Bevor ich nun jedoch gleich weiter zu deiner Aufgabe überleite, will ich noch ganz geschwind auf die oben angesprochenen Begriffe eingehen:

Satz von Hess:
besagt, dass die Reaktionsenthalpie einer Reaktion konstant ist.
Kurz gesagt, dass es egal ist, ob du nun eine Gesamtenergie von "2" aufwendest um von A->C zu kommen, oder ob du erst eine Energie von "1" aufwendest um von A->B und weiter unter dem gleichen Energiebetrag von "1" von B->C weiter nach C gehst. Man muss immer eine Gesamtenergie von "2" aufwenden.

Der Born-Haber-Kreisprozess veranschaulicht, kutrz gesagt, solch einen Weg mit den dazu benötigten Energien.

so, aber nun zur Aufgabe:

Verlangt ist also nun die Gitterenergie von NaCl zu berechnen (Oder kurz gesagt, die potentielle Energie, die dazu nötig wäre um in so einem Kristall die Ionen voneinander zu trennen => Ich hoffe nun deutlich gemacht zu haben, dass ein Festkörper relativ zu einer Flüssigkeit/Gas die niedrigste Energie besitzt). Hirzu müssen die benötigten Größen gegeben sein, die sind, wie folgt:

Sublimationsenergie von Natrium 109kj/mmol
Da sublimieren bedeutet fest -> gasförmig, ist hiermit gemeint, dass du einen Festkörper aus Na-Atomen in den gasförmigen Zustand Zustand versetzt (Oder zumindets einen Teil dieses Festkörpers). Hierzu kann man sich ja denken, dass Energie nötig ist, weshalb du also die Sublimationsenergie aufwenden musst, also (s = fest/g = gasförmig)

Na (s) -> Na (g) => +109 kj/mol

Ionisierungsenergie von Natrium 502kj/mol
Dieser Schritt besagt, dass die gasförmigen Natrium-Atome ionisiert werden, was ebenfalls ein Prozess ist, bei dem Enrgie zugeführt werden muss, da sich die Natrium-Atome ja schließlich nicht selber ionisieren :

Na (g) -> Na+ (g) => +502 kj/mol

Reaktionsenergie der NaCl-Synthese -411kj/mol
Hm, also hier musste ich auch erst zweimal überlegen, bis ich darauf gekommen bin, da ich zuerst gedacht hatte, dass dies die Gitterenergie darstellen müsste. Es ist ja aber nach der Gitterenergie gefragt, wobei es sich bei der Angabe um die "Bildungsenthalpie" (Reaktionsenthalpie bei Standartbedingungen)handeln muss (Ich habe das auch noch einmal nachgeschaut und der Wert der Standartbildungsenthalpie von -411 Kj/mol für NaCl stimmt). Die Standartbildungsenthalpie ist genau die Energie, die aufgebracht werden muss, um einen Mol eines Produktes (NaCl) aus seinen Elementen (Na und 1/2 O2 (nicht 1 O, da O2 unter erdischen Bedingungen nur als Gas(O2) vorkommt)) unter Standartbedingungen (25°C/101,325kPa) herzustellen, also:

Na(s) + 1/2 O2(g) -> 1 NaCl => -411kj/mol

Berechnung:
Also, da hier die Standartbildungsenthalpie gegeben ist, vereinfacht sich das ganze zum Glück, da nach dem "Satz von Hess", für die Standartbildungsenthakpie gilt :

Standartbildungsenthalpie = Summe der Reaktionsenthalpien der Einzelschritte

-411 kj/mol (Standartbildungsenthalpie) = -[Reaktionsenthalpie/Produkte] + [502 kj/mol (Ionisierungsenergie(Na)/Edukte) + 109 kj/mol (Sublimationsenergie(Na)/Edukte)]

Mit der Reaktionsenthalpie der Produkte ist die Gitterenergie gemeint, die die gasförmigen Edukte Na(+) und Cl(-) abgeben müssen, um einen Festkörper/NaCl-Kristall zu bilden, also:

-411 kj/mol -502 kj/mol -109 kj/mol] = [Gitterenergie]
-1022 kj/mol = Gitterenergie (?)

Hm...Aber Moment, das kann irgendwie nicht sein... Auf Wikipedia steht, dass die Gitterenergie von NaCl 780 jk/mol sein muss...Bist du dir sicher, dass die von dir unten angegebenen Werte die einzigen sind, die gegeben sind? Allein für das Cl sind ja selber gar keine Elthalpien gegeben, wobei hierbei schon alleine die Elektronenaffinität zur Gitterenergie hinzugezählt werden muss, da ja schließlich auch das Cl ionisiert werden muss (was hierbei freiwillig abläuft: -349 kj/mol (lt.Wiki)): Gitterenergie = 549 kj/mol

Auf einer im Internet angegebener Seite zum Born-Haber-Zyklus zu NaCl ist ebenfalls noch von einer Dissoziationsenergie von Cl die Rede, was somit zur Reaktionsenthalpie der Edukte gezählt wird:
1/2 Cl2 (g)-> Cl (g)=> 1/2*243 kj/mol = 122 kj/mol...

Moment, ich setlle das am besten mal noch einmal neu auf:

-411 kj/mol = 502 kj/mol +109 kj/mol +122 kj/mol -349 kj/mol-[Gitterenergie]

-411 kj/mol -502 kj/mol -109 kj/mol -122 kj/mol =-349 kj/mol - [GE]

-[-1144 kj/mol + 349 kj/mol] = [GE]

- 795 kj/mol = Giitterenergie

Hm, also das entspricht zwar immer noch nicht dem "ideal", aber ich denke, so dürfte es gehen .

Viele, freundliche Grüße: Gandalf
Gandalf B.Sc. ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2010, 10:39   #5   Druckbare Version zeigen
Glyoxalbishydroxyanil Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 270
AW: Elektronenaffinität

Hey danke,
das hast du gut erklärt allerdings weiß ich immernoch nicht
wie ich die Elektronenaffinität heraus bekomme wenn sie nich in der Angabe steht
z.B. aus dem PSE oder irgendwie ausrechen.
Es ist noch die Elektronenaffinität von Cl(-365kj/mol) und die Dissoziationsenergie von Cl(121kj/mol)
allerdings nich direkt bei dieser Aufgabe sondern in einer Tabelle von der Reaktion von Kalium mit Chlor.


__________________
Mfg
Glyoxalbishydroxyanil
Glyoxalbishydroxyanil ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.06.2010, 13:59   #6   Druckbare Version zeigen
Gandalf B.Sc. Männlich
Mitglied
Beiträge: 352
AW: Elektronenaffinität

Hiho Glyoxalbishydroxyanil!
Vielen Dank (!), ich hoffe ich konnte dir somit ein wenig weiterhelfen.

Hm, ok, das klingt mir nach einer Aufgaben-übergreifende Schulfrage, an der der Lehrer wahrscheinlich herausbekommen will, ob man das Ganze auch im Grunde verstanden hat...

Aber hierbei denke ich sich zu verinnerlichen, dass für einen Born-Haber-Kreisprozess (hier für NaCl) für beide Atome (Na und 1/2 Cl) Arbeit (/also als umgangsspr. Begriff ) verrichtet werden muss:
So hättest du ja bei deiner Aufgabenstellunf lediglich die Enthalpie alleine für das Natrium gegeben und zwar, wie es denn zum einen aus dem Ausgangsmaterial sublimiert wird um es dann (um nachher zum NaCl zu kommen, benötigt) anschließend zu ionisieren. Doch was ist mit dem Cl? Das muss doch für das NaCl auch entsprechend behandelt werden?

(Ich denke es hilft hierbei sich die gesamte "Geschichte", wie man das NaCl aus seinen Ausgangsstoffen herstellt, sich in Gedanken ablaufen zu lassen )

So und dann hätte ich die gegebenen Werte erst einmal gedanklich getrennt, wobei [Sublimationsenergie und Ionisierungsenergie =(gehören zum) Natrium]. So und dann hätte ich mir die "Standartbildungsenthalpie von NaCl" (Energie, die bei der Synthese von NaCl frei wird (Ich kann mir denken, dass man bei der Arbeit hier besonders aufpassen muss, ob es sich bei der freiwerdenen Energie um die Standartbildungsenthalpie handelt oder um die Gitterenergie, die frei wird) angeschaut. So, aha das ist nun also die Energie, die potentiell frei wird, wenn ich 1 Mol NaCl aus seinen Elementen (Unter Standartbedingungen) bilde (aus denen sich das jeweilige Produkt-Mol zusammensetzt) (NICHT(!): 1 Mol NaCl aus seinen Ionen (Na+ -> Cl- => NaCl) (Hierzu muss man kein Chemiker sein um zu erahnen, dass diese Reaktion sicherlich nicht bei 25°C abläuft ), da dies ja die, hier, gesuchte Gitterenergie wäre (!))

Ausgangslage:
So, dann kann man mit der Geschichte also beginnen : Also ich weiß somit, dass ich somit bei 25°C (und bei einem gewissen Druck(eben Standartbedingungen)) folgende Situation habe:

Na(s) + 1/2 Cl2 (g)

Das Natrium ist deshalb solid/fest, weil das bei 25°C einfach so ist. Das Chlor kommt bei 25°C eben nur als Gas-Molekül vor. Da NaCl aber nur aus einem Cl besteht, muss man schreiben 1/2 Cl2 (siehe Definition: Satndartbildungsenthalpie" ).
Diesee oben gegebene Zustand ist zum Zustand "NaCl" mit einer relativen Energie von -411/ kj/mol entfernt, d.h. man müsste zur oberen Situation eine Energie von 411 kj/mol verwenden um daraus 1 Mol NaCl herzustellen.

1.Schritt (Natrium):
Also, es geht mit dem Natrium weiter (Hierzu sind aus der Aufgabe ja Werte gegeben). Also das Na(s) wird nun in den Gaszustand versetzt, also sublimiert. Hierzu ist folgende Energie nötig: +109 kj/mol:

Na(s) -> Na(g) // +109 kj/mol

2. Schritt (Natrium):
Aus der Aufgabe ist sonst noch gegeben, dass das Natrium nun, für den Ausgangsstoff NaCl erforderlich, ionisiert wird:

Na(g) -> Na+ (g) // +509 kj/mol

Ionisieren bedeuted nichts anderes als ein Elektron aus seiner Valenzschale zu lösen und somit die positive Kernladung die nagative Schalenladung um eine Enheit überwiegt. (Das geht bei den Elementen der ersten HG einfacher als bei den Elementen der letzten HG, da der Weg zum Edelgas"zustand" ja nach "links" im PSE kürzer ist, als bis zum Ende der Reihe, was für die Elemente der letzten HGen ja schon interessanter ist ).

Doch was ist nun mit dem Chlor?

Das ist ja schließlich gasförmig in einem Cl2 Molekül enthalten und sollte ja nun um zu dem "fertigen" NaCl zu kommen ja schließlich auch einzeln und schließlich auch ionisiert vorliegen.
Nun weißt du ja von einer anderen Aufgabe, was es hierbei für Werte gibt, die du dann einfach nur noch in dein großes NaCl-Herstellungsschema einbringst. Jedoch startes du nun auch hier wieder von deiner Ausgangslage:

Na (s) + 1/2 Cl2 (g)

1.Schritt (Chlor):

Hey super, kann man sich hier ja denken, das Chlor liegt ja schon in einem gasförmigen Zustand vor , wie das sublimierte Natrium, was somit wohl die Vorstufe zur NaCl Bildung sein muss. Jedoch liegt das Chlor immer noch als Cl2-Molekül vor, was ja für die NaCl Bildung nicht sein darf, da dies ja schlielich aus einem Na und einem Cl besteht.
Also muss das Cl2-Molekül folglich getrennt/dissoziiert werden. Die Dissoziationsenergie entspricht genau der Bindungsenergie, die in einem Cl2-Molekül gespeichert ist. Also muss genau diese Dissoziationsenergie/Bindungsenergie aufgewendet werden um das Cl2-Molekül zu dissoziieren, die 242 kj/mol beträgt...
Da es sich jedoch nur um ein Cl-Atom für unsere NaCl Bildung handelt, wird somit jeweils genau die Hälfte der Dissoziationsenergie einem Cl-Atom zugeschrieben:

1/2 Cl2 (g) -> Cl (g) // 1/2 [Diss.Energie] =>1/2 [242 kj/mol] ->+121 kj/mol

2.Schritt (Chlor):
Jetzt haben wir also unser Cl-Atom, das nun aber auch zu einem Ion werden muss, da wir ja sonst kein NaCl bekommen...Dabei hilf das vorhin von dem Natrium abgegebene Elektron, das nun an das Cl-Atom angelagert werden kann und dieses ionisiert wird.

Im Gegensatz zum Na-Atom begünstigt das Chlor Atom hierbei jedoch die Anlagerung von einem Elektron, da es somit, wie das nächste Edelgas Argon, 8-Außenelektronen besitzt. Hierbei wird Energie frei, da es ja für das Chlor-Atom günstiger ist. Den Betrag der Energie nennt man auch die

Elektronenaffinität:
Energie, die benötigt/frei wird, wenn man an ein Atom/Ion ein Elektron anlagert. (So würde z.B. für die stabilsten Konfigurationen im PSE, die Edelgase, Energie benötigt werden um an diese ein Elektron anzulagern)

(der Gegensatz (für das Natrium)
Ionisierungsenergie:
Energie, die benötigt wird um ein Elektron aus der Schale eines Atoms/Ions zu lösen.
Dieser vorgang kostet immer Energie, da sich kein Atom einfach so ein Elektron aus seiner Hülle wegnehmen lässt, sondern wenn dann schon, nur nimmt ! Deshalb kann bei der EA Energie frei werden)

Also:

Cl (g) + e- -> Cl- // EA: -365 kj/mol

"Allgemeiner Reaktions-schritt":

Mensch, super, jetzt ist also endlich die Ausgangsalge für die NaCl-Kristallbildung gegeben:

Na(+) (g) + Cl(-) (g) -> NaCl (s) // [Giitterenergie = -?]

Da man nun weiß, dass die Gitterenergie immer frei wird, kann man nach dem Satz von Hess und der Standartbuldungsenthalpie folgende Berechnugn anstellen:

(Standartbildungsenthalpie) = (Sublimationsenergie)+(Ionisierungsenergie)+ 1/2(Dissoziationsenergie) -(EA) -[Gitterenergie]

[Gitterenergie] = -[(Standartbildungsenthalpie)-(Sublimationsenergie)-(Ionisierungsenergie)- 1/2(Dissoziationsenergie) +(EA)]

[Gitterenergie] = -[-411-109-509-121+365]

[Gitterenergie = -785 kj/mol


Die EA sind experimentell ermittelte Werte und müssen deshalb gegeben sein, wie hier bspw. in einer anderen Aufgabe, aber sonst generell in einer Tabelle. Vielleicht gibt es ja hierbei ja auch bestimmt PSEs, bei denen diese für die Elemente angegebene sind, oder zumindest auf der Rückseite . Das gleiche gilt für die Dissoziationsenergie.

Ist nun aber nach den jeweiligen in einer Aufgabe gefragt, so müsste wiederum auf jeden Fall die Gitterenergie gegeben sein, um die Aufgabe zu berechnen.

Viele, freundliche Grüße: Gandalf + viel Erfolg bei der Klausur !
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