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Alt 11.11.2005, 20:24   #1   Druckbare Version zeigen
Argon18 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 13
Frage Bindungsenergie von Fluormolekülen

Wir haben die Halogenierung von Alkanen behandelt und da ist mir augefallen, dass die molare Bindungsenergie des Flour(155kJ/mol)wesentlich kleiner ist als die des Chlor(243kJ/mol). Jetzt ist Flour doch aber normalerweise DAS reaktivste Element. Wie kann es also sein, dass die Bindungsenergie von F2-Molekülen kleiner ist als, die von Cl2- oder Br2-Molekülen, die ja weniger reaktiv sind. Ja sogar der Radikalketten-Inhibitor Jod(151kJ/mol) hat nur eine verschwindend geringere Bindungsenergie vorzuweisen.
Meine Frage ist also: Welche Eigenschaft des Flour verursacht diese unverhältnismässig geringe Bindungsenergie?



Quelle der Bindungsenergien: "Grundkurs Chemie 1" von C.C. Buchner-Verlag
Argon18 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.11.2005, 20:36   #2   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.862
AW: Bindungsenergie von Fluormolekülen

Zitat:
Zitat von Argon18
Meine Frage ist also: Welche Eigenschaft des Flour verursacht diese unverhältnismässig geringe Bindungsenergie?
Eine einfache, anschauliche Erklärung wäre diese :

die Halogenmoleküle besitzen alle je 3 nichtbindende Elektronenpaare auf den beiden Atomen. Die Abstossung zwischen diesen nimmt natürlich zu, je näher sie aneinander sitzen. Da F viel kleiner ist als Cl, sitzen die nichtbindenden Elektronen näher aufeinander, was die Bindung destabilisiert.

Im MO Schema des Halogenmoleküls wird ersichtlich, dass es eigentlich 4 Elektronen in einem antibindenden 1pi*g Orbital sind, die diesen Effekt wohl verursachen (das ist das HOMO). Das nächsthochgelegene bindende Orbital wäre das 1piu, das ebenfalls voll belegt ist mit 4 Elektronen. Also auch hier wirkt sich die Kleinheit des Fluors nicht günstig auf die Bindung aus.

lg
ricinus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.11.2005, 20:37   #3   Druckbare Version zeigen
FK Männlich
Moderator
Beiträge: 60.898
AW: Bindungsenergie von Fluormolekülen

Zitat:
Zitat von Argon18
Jetzt ist Flour doch aber normalerweise DAS reaktivste Element. Wie kann es also sein, dass die Bindungsenergie von F2-Molekülen kleiner ist als, die von Cl2- oder Br2-Molekülen, die ja weniger reaktiv sind.
Wieso? Passt doch gut zusammen: kleine Bindungsenergie der Fluormoleküle und hohe Reaktivität. Es ist also nur wenig Energie erforderlich, um das Molekül in die Atome (die die eigentlichen Reaktionen machen) zu zerlegen.

Warum die Bindungsenergie so klein ist?
Weisen wir die Schuld den drei freien Elektronenpaaren der Fluoratome zu, die im Molekül eine ordentliche Abstoßung bewirken.

Gruß,
Franz
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FK ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.11.2005, 21:19   #4   Druckbare Version zeigen
Argon18 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 13
AW: Bindungsenergie von Fluormolekülen

Wenn ich das richtig verstehe, sind also die 3 ungebundenen Elektronenpaare im 2s-Orbital und in den zwei freien 2p-Orbitalen für diesen Effekt verantwortlich, da sich die Elektronen abstoßen?

Zitat:
Zitat:
Zitat von Argon18
Jetzt ist Fluor doch aber normalerweise DAS reaktivste Element. Wie kann es also sein, dass die Bindungsenergie von F2-Molekülen kleiner ist als, die von Cl2- oder Br2-Molekülen, die ja weniger reaktiv sind.

Wieso? Passt doch gut zusammen: kleine Bindungsenergie der Fluormoleküle und hohe Reaktivität. Es ist also nur wenig Energie erforderlich, um das Molekül in die Atome (die die eigentlichen Reaktionen machen) zu zerlegen.
An FK:
Aber Chlor ist doch auch reaktiver als Brom und hat aber eine höhere Bindungsenergie. Folglich müsste doch Fluor, das reaktiver als Chlor ist, auch eine höhere Bindungsenergie besitzen, oder?
Argon18 ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 11.11.2005, 21:28   #5   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.862
AW: Bindungsenergie von Fluormolekülen

Zitat:
Zitat von Argon18
Wenn ich das richtig verstehe, sind also die 3 ungebundenen Elektronenpaare im 2s-Orbital und in den zwei freien 2p-Orbitalen für diesen Effekt verantwortlich, da sich die Elektronen abstoßen?
Die "ungebundenen" Elektronen (meinst du "nichtbindende" ?) sitzen nicht in 2s oder 2p Orbitalen, da es solche im F2 Molekül ja nicht mehr gibt...Es steht ja in meinem Beitrag

Zitat:
An FK:
Aber Chlor ist doch auch reaktiver als Brom und hat aber eine höhere Bindungsenergie. Folglich müsste doch Fluor, das reaktiver als Chlor ist, auch eine höhere Bindungsenergie besitzen, oder?
Was man so unter "reaktiver" versteht ... kann allerlei sein : Reaktionsfreudiger in welchem Kontext ? Mit welchem Reaktionspartner ? Elektrodenpotentiale, oder sonstwas Objektivierbareres können wir diskutieren...

lg
ricinus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.11.2005, 21:53   #6   Druckbare Version zeigen
Argon18 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 13
Unglücklich AW: Bindungsenergie von Fluormolekülen

Zitat:
Was man so unter "reaktiver" versteht ... kann allerlei sein : Reaktionsfreudiger in welchem Kontext ? Mit welchem Reaktionspartner ? Elektrodenpotentiale, oder sonstwas Objektivierbareres können wir diskutieren...
Unter "reaktiver" verstehe ich das Fluor z.B. unter bestimmten Bedingungen mit Edelgasen (Krypton,Xenon) reagieren kann, zu was Chlor oder Brom, meines Wissens nach, nicht in der Lage sind.(Berichtige mich wenn ich flasch liege!)

Zitat:
Im MO Schema des Halogenmoleküls wird ersichtlich, dass es eigentlich 4 Elektronen in einem antibindenden 1pi*g Orbital sind, die diesen Effekt wohl verursachen (das ist das HOMO). Das nächsthochgelegene bindende Orbital wäre das 1piu, das ebenfalls voll belegt ist mit 4 Elektronen. Also auch hier wirkt sich die Kleinheit des Fluors nicht günstig auf die Bindung aus

Mit MO meinst du Molekülorbital, Oder? Aber was verstehst du unter "HOMO",antibindenden 1pi*g- und bindendem 1piu-Orbital?
Wäre nett, wenn du das genauer erklären könntest. Danke im Voraus !
Argon18 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.11.2005, 22:04   #7   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.862
AW: Bindungsenergie von Fluormolekülen

Zitat:
Zitat von Argon18
Unter "reaktiver" verstehe ich das Fluor z.B. unter bestimmten Bedingungen mit Edelgasen (Krypton,Xenon) reagieren kann, zu was Chlor oder Brom, meines Wissens nach, nicht in der Lage sind.(Berichtige mich wenn ich flasch liege!)
Das stimmt schon, wenngleich die Synthese von Argonidverbindungen einfacher zu bewerkstelligen ist als durch Reaktion mit elementarem Fluor. Letzteres versucht man bekanntlich zu umgehen wo immer möglich.
Zitat:
Mit MO meinst du Molekülorbital, Oder? Aber was verstehst du unter "HOMO",antibindenden 1pi*g- und bindendem 1piu-Orbital?
Wäre nett, wenn du das genauer erklären könntest. Danke im Voraus !
Ja - Molekülorbitale entstehen -vereinfacht- durch räumliche Überlappung oder Überlagerung zweier oder mehrerer Atomorbitale (AOs). Das HOMO ist das energiereichste MO, welches noch mit Elektronen besetzt ist (Highest Occupied Molecular Orbital). Beim Fluor ist das ein 1pig* Orbital, das heisst, ein MO, das aus atomaren p Orbitalen entsteht. Das * bedeutet antibindend, und g (gerade) steht für die Inversionssymmetrie. Das bindende Orbital ist das ein pi (ungerade). Orbitale, die aus atomaren s orbitalen entstehen, werden mit dem griech. sigma bezeichnet. Ist aber alles unwichtig für die qualitative Erklärung der Bindungsverhältnissse.

MO Theorie ist in allen Lehrbüchern der PC einführend behandelt, z.B. im Atkins.

lg
ricinus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.11.2005, 22:15   #8   Druckbare Version zeigen
Argon18 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 13
AW: Bindungsenergie von Fluormolekülen

Ist die Bindung zwischen zwei Fluoratomen eine Sigma-Bindung, wie z.b bei Alkanen, wo sich zwei hybridisierte p-Orbitale(q-Orbitale) überlappen, oder sind Fluoratome durch eine andere Art von Bindung verbunden? Wenn ja welche?
Argon18 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.11.2005, 22:31   #9   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.635
AW: Bindungsenergie von Fluormolekülen

Zitat:
Zitat von Argon18
An FK:
Aber Chlor ist doch auch reaktiver als Brom und hat aber eine höhere Bindungsenergie. Folglich müsste doch Fluor, das reaktiver als Chlor ist, auch eine höhere Bindungsenergie besitzen, oder?
Qualitativ hängt die Reaktivität nicht nur davon ab wie strak die Fluor-Fluor-Bindung ist, sondern auch ganz wesentlich wie stark sie zum Reaktanten ist.

So hat Fluor zwar eine recht kleine Dissoziationsnergie, aber die Bindungen zu anderen Elementen sind oft sehr stark. Das können die andern Halogene nicht aufbieten.

F-H 565 kJ/mol Cl-H 428 kJ/mol Br-H 362 kJ/mol
F-B 613 kJ/mol Cl-B 456 kJ/mol Br-B 377 kJ/mol
F-C 484 kJ/mol Cl-C 327 kJ/mol Br-C 285 kJ/mol
F-Si 565 kJ/mol Cl-Si 381 kJ/mol Br-Si 310 kJ/mol

Die Kombination aus einer leicht zu spaltenten Bindung im elementaren Zustand und sehr energiearmen in Verbindungen mit andern Elementen hat nur das Fluor. Weswegen Reaktionen mit Fluor auch gerne mal explosionsartig verlaufen.
__________________
Gruß belsan

Fachfragen bitte im Forum stellen und nicht per PN.
belsan ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.11.2005, 22:43   #10   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.862
AW: Bindungsenergie von Fluormolekülen

Zitat:
Zitat von Argon18
Ist die Bindung zwischen zwei Fluoratomen eine Sigma-Bindung, wie z.b bei Alkanen, wo sich zwei hybridisierte p-Orbitale(q-Orbitale) überlappen, oder sind Fluoratome durch eine andere Art von Bindung verbunden? Wenn ja welche?
Ja, das besetzte, bindende p-sigma Orbital macht die Bindung im Wesentlichen aus. Die beiden pi Orbitale (bindend und antibindend, beide voll besetzt) heben sich sozusagen in ihrer Wirkung auf. Nach dem Orbitalschema erhält man ja auch eine Bindungsordnung von 1 für die Halogene - im Einklang mit der Vorstellung einer Einfachbindung.

lg
ricinus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.11.2005, 22:50   #11   Druckbare Version zeigen
Argon18 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 13
AW: Bindungsenergie von Fluormolekülen

Damit wären alle meine Fragen zu diesem Thema beantwortet! Besonderen Dank an ricinus wegen der Schnellen und kompetenten Hilfe!
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