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Allgemeine Chemie Fragen zur Chemie, die ihr nicht in eines der Fachforen einordnen könnt, gehören hierher.

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Alt 04.12.2005, 19:32   #16   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Frage zum Atombau

Zitat:
Zitat von DrDeath
*seufz* Geht das schon wieder los?
Ja, leider, wie man sieht. Ich gebe zu, dass es nervt, wenn Leute einfach den grundsätzlichen Unterschied im Potentialverlauf zwischen einer intermolekularen Wechselwirkung und einer kovalenten Bindung verkennen, um dann zu hübsch formulierten, aber schlicht abstrusen Schlüssen zu gelangen. Es gibt auch im flüssigen oder festen Helium nicht den Hauch eines Anhaltspunktes für eine wie auch immer geartete chemische Bindung zwischen Heliumatomen. Ich hätte nicht gedacht, dass man in diesem Forum noch über solche Sachen streiten muss.

lg
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"Old geochemists never die, they merely reach equilibrium." (Antonio C. Lasaga ?)
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Alt 05.12.2005, 16:05   #17   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.635
AW: Frage zum Atombau

Zitat:
Zitat von ehemaliges Mitglied
Um der Klarheit willen das Grundsätzliche vorweg:

Zwischen zwei beliebigen Atomen oder Molekülen gibt es einen Bindungszustand in dem Sinne, dass bei einem bestimmten Teilchenabstand ein Energieminimum existiert. Dieses Energieminimum erklärt sich im Fall von Atomen aus der Wechselwirkung der Kerne mit der Elektronenhülle des jeweiligen Partners.

Sollte es bereits hier keine Zustimmung geben, hat es wenig Sinn, weiter zu machen, bevor dieser Sachverhalt ausdiskutiert ist.
In dieser Allgemeinheit ist gegen das Grundsätzliche nichts einzuwenden, dennoch würde ich mir hier ein Konkretisierung (Klärung) wünschen, da, so wie ich die Punkte 1-3 verstehe, diese eher eine Bestätigung für eine weniger "ganzheitliche" Betrachtung der Bindungsverhältnisse sind und somit eher die Aussage von ricinus bestätigen. Das entspricht aber wohl nicht Ihrer Intention.

EDIT: Ein Hinweis darauf, was die Quintessenz der Betrachtung sein könnte, wäre eventuell auch hilfreich. Ist es der Versuch über eine klassische Beschreibung der intermolekularen WW einen klassischen Zugang zur chemischen Bindung zu finden ?
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Gruß belsan

Fachfragen bitte im Forum stellen und nicht per PN.

Geändert von belsan (05.12.2005 um 17:21 Uhr)
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Alt 06.12.2005, 14:49   #18   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.635
AW: Frage zum Atombau

Zitat:
Zitat von ehemaliges Mitglied
Im Übrigen wollte ich mit meinem letzten Beitrag auch ein atmosphärisches Zeichen setzen ...
Habe ich wohlwollend zur Kenntnis genommen.
Zitat:
Eine solche Diskussion hat aber nur dann Sinn, wenn auch ich bereit bin, mein "Vorurteil" in Frage zu stellen ...
Meine Position entspricht sicher eher der von ricinus, wobei ich anderen Ansätzen durchaus interessiert zuhöre, da die Erfahrung zeigt, dass doch einige Ansichten gibt, die wohl eher aus Tradition denn auf einer echten sachlichen Grundlage vertreten werden bzw. die man nicht auch anders sehen könnte.
Zitat:
Soweit kenne ich mich wohl, dass ich mich in Fachfragen nur wirklich exakten Argumenten beuge. Hinweise auf angebliche Erkenntnisse dritter haben für mich keinerlei Beweiskraft. Nicht einmal dann, wenn die von mir besonders verehrten Herren EINSTEIN oder FEYNMAN dafür in Anspruch genommen würden.
Andererseits sind auch rein mathematische Argumente geeignet, mich in Harnisch zu bringen ...
Hier müssen Sie mir eine gewisse "Obrigkeitshörigkeit" zugestehen, da ich für mich nicht in Anspruch nehmen kann alle diesbezgl. Aussagen im einzelnen nachgeprüft zu haben.
Ob sich überhaupt jemand beugen muss wird man sehen. Zunächst müssten Argumente geliefert werden, die geeignet sein könnten den "Mainstreem" zu überzeugen, bzw. die vielleicht auch erst einmal die Notwendigkeit einer "ganzheitlichen Sicht" deutlich herausstellen.

Zum Thema:
Alle wie auch immer gearteten Wechselwirkungen zwischen Atomen oder Molekülen haben ihren Ursprung in Kern und Elektronenhülle (mehr ist ja auch nicht da; Gravitation kann man vernachlässigen).

Diese Wechselwirkungen führen bei Annäherung zu "gebundenen" Zuständen.

Diese "gebundenen" Zustände unterscheiden sich phänomenologisch im Grad der Annäherung der Bindungspartner und in der Bindngsenergie bzw. Tiefe der Potentialkurve.

Ist also zunächst die Frage ob diese Unterschiede eine unterschiedliche Beschreibung bzw. eine Kategorisierung rechtfertigen.

Vielleicht nicht. Dann wäre zu klären wie z. B. die "interatomaren" Abstände im festen Helium von rund 300 pm und im Wasserstoff von 74 pm einerseits und die "Wechselwirkungsenergien" im "He2" (Gasphase) von rund 4 kJ/mol und H2 von rund 400 kJ/mol zu interpretieren sind, bzw. ob dies nur graduelle Unterschiede sind, denen die selbe Art der WW zu Grunde liegt.

Sie deuteten in Punkt 2.) Ihres vorvorigen Beitrags an, dass Bindungslänge und Bindungsnergie im Falle des H2 wohl nur über eine quantenmechanische Betrachtung hinreichend beschrieben werden können.

Bleibt also die Frage ob es prinzipielle bzw. kategorisierungswürdige Unterschiede zur WW im "He2" gibt.
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Gruß belsan

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Geändert von belsan (07.12.2005 um 02:56 Uhr)
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Alt 07.12.2005, 19:31   #19   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.635
AW: Frage zum Atombau

Zitat:
Zitat von ehemaliges Mitglied
Ich nenne nur einmal die Kinetik und die Energetik. Hier ist es sinnvoll, ich finde sogar "geboten", Änderungen des Aggregatzustands als "chemische Reaktionen mit besonders einfacher Stöchiometrie" zu betrachten.Ich denke auch hier insofern ganzheitlich, als für mich die Unterscheidung "typisch chemisch" oder nicht das übergreifende Verständnis nicht verstellen darf.
Ich halte das Kriterium „der chemischen Reaktionen mit besonders einfacher Stöchiometrie“ für etwas problematisch.
Zwar kann das Verdampfen von Wasser über eine Reaktionsgleichung dargestellt werden.

H2O (l) --> H2O (g)
Also allgemein
A --> B
Es gibt jedoch auch „echte“ chemische Reaktionen mit besonders einfacher Stöchiometrie,
Butadien --> Cyclobuten

Letztere ist in jeder Stoffmenge, von einem einzelnen Molekül bis hin zu molaren Größenordnungen, und in jeder (realistischen) Konzentration als „echte“ Reaktion zu bezeichnen, während man bei einzelnen Wassermolekülen noch nicht einmal davon reden kann, dass sie flüssig oder gasförmig seien. Über die Änderungen der spezifischen Eigenschaften müssen wir nicht reden. Insofern sehe ich hier deutliche Unterschiede, auch wenn sich für beide Vorgänge Parallelen in der Energetik oder Kinetik finden lassen. Man könnte hier auch umgekehrt fragen ob nicht „zufällig“ mathematische Modelle auf unterschiedliche Phänomene passen und eine Gemeinsamkeit vorspiegeln, die so gar nicht gegeben ist ?
Denn so schön die mathematische Betrachtung ist, sie bedarf auch immer der Interpretation.

Zitat:
Für mich ist die Kategorisierung der verschiedenen Bindungsarten in erster Linie das Ergebnis der bis heute nicht befriedigend gelösten mathematischen Behandlung.
Dem kann ich in sofern nicht zustimmen, als dass es diese Bindungsarten mit phänomenologisch charakteristischen Unterschieden gibt und gab (Metalle, Nichtmetalle, Salze), unabhängig von der Vollständigkeit oder Unvollständigkeit der mathematischen Beschreibung. Eine andere Frage ist wie man das „Kind“ nennt und wie stark man die Betonung auf die Extreme legt, was man auch an ihrem nachfolgenden Zitat ablesen kann.

Zitat:
Dies hat der Ionenbindung die Eigenschaft "elektrostatisch" eingebracht, wogegen nichts einzu wenden wäre, wenn daraus nicht eine gegenteilige Vermutung begründet würde in Bezug auf die
Atombindung:"Die Atombindung ist im Gegensatz zur Ionenbindung nicht elektrostatischer Natur". So etwa steht es sogar im RÖMPP.
„So etwa“ ist hier das Schlüsselwort.
In meinem Römpp steht:
Zitat:
Zitat von Römpp
Die c.B., vor allem die kovalente u. die metallische, ist ein quantenmechanisch es Phänomen. […] bei der ionischen Bindung wird häufig ein einfaches elektrostatisches Modell verwendet.
Will damit sagen, dass ich, nicht zu letzt was den schulischen Bereich betrifft, es für ein weit größeres Problem halte, dass Sätze, wie die aus dem Römpp inhaltlich verkürzt werden. In etwa wie:
„Die kovalente Bindung und die metallische Bindung ist ein quantenmechanisches Phänomen (*grusel*). Die Ionenbindung folgt einem einfachen elektrostatischen Modell (*logo*).“
Es fällt nicht schwer zu raten was in der Schule als erstes und in aller Ausführlichkeit besprochen und berechnet wird. Womit eine Korrektheit der Beschreibung vorspiegelt wird, die das "häufig verwendete einfache elektrostatische Modell" gar nicht für sich in Anspruch nimmt.

Für mich bleibt bis hier erst einmal die Frage, wie gut lässt sich die Ionenbindung als Grenzfall der kovalenten Bindung quantenmechanisch beschreiben. Da ich ihnen hier zustimme.
Zitat:
Dass die Atombindung elektromagnetischer Natur ist kann als unstreitig gelten.
Desweiteren. Welche Gemeinsamkeiten von "physikalischen" und "chemischen" Bindungen wiegen die bisher genannten Unterschiede auf ?
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Gruß belsan

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Geändert von belsan (07.12.2005 um 23:57 Uhr)
belsan ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.12.2005, 13:02   #20   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Frage zum Atombau

Zitat:
Zitat von ehemaliges Mitglied
Das verstehe ich nicht, sind es doch gerade die Änderungen der spezifischen Eigenschaften, die eine Verdampfung mit den typisch chemischen Reaktionen gemeinsam hat. Das Problem ist doch gerade anders herum. Die Chemie ignoriert die an sich unübersehbaren Eigenschadtsveränderungen beim Verdampfen, wenn sie behauptet, dass es sich vor wie nach um den gleichen Stoff handelt.
Das stimmt zwar, aber Sie wissen bestimmt aus ihrer beruflichen Praxis, dass es didaktisch kontraproduktiv ist, die (etwas willkürlich gezogene) Grenze zwischen chemischen und physikalischen Vorgängen absichtlich zu verwischen...es gibt durchaus Schüler, die am Anfang die Gasentwicklung bei der Elektrolyse mit dem Verdampfen des Wassers verwechseln...Und es ist doch aber unstrittig, dass bei diesen Vorgängen etwas sehr fundamental verschiedenes passiert...wenn der Schüler versteht, dass chemische Bindungen bei der Elektrolyse gespalten werden und beim Verdampfen bloss intermolekulare Kräfte überwunden werden und die Moleküle als solche intakt bleiben, hilft ihm das viel mehr für das Verständnis der Chemie, als wenn wir alles in einen Topf werfen...auch wenn die Unterscheidung willkürlich findet.
Zitat:
Hier hilft im Grunde kein Kriterium : Metalle und auch Kohlenstoff verdampfen mit Verdampfungsenergien im Größenbereich chemischer Reaktionen, Die Eigenschaftsänderungen sind hier auch in Bezug auf die Leitfähigkeit gravierend.
Sehen Sie das Verdampfen von Diamant, seine Umwandlung in Graphit nicht als chemische Reaktion ? Ist das Kondensieren von Schwefeldampf zu plastischem Schwefel nicht sogar mehr eine chemische Reaktion als eine Isomerisierung ?
Es ist doch nicht allein eine Frage, als was wir nach unserem Gutdünken oder Dafürhalten diese Phänomene betrachten, sondern es läuft doch auch darauf hinaus, einige Definitionen zu respektieren, die die Kommunikation zwischen Wissenschaftlern letztendlich vereinfachen sollen. So ist es völlig unerheblich, wie stark sich allotrope Formen ein und desselben Elementes unterscheiden, oder wie sehr verschieden die Eigenschaften von gasförmigen und festen Metallen sind - definitionsgemäss handelt es sich immer um eine Erscheinungsform ein und desselben Elementes, und die entsprechenden Phasenübergänge zählen einfach per definitionem zu den physikalischen Vorgängen...egal welche Enthalpien dabei umgesetzt werden....

Insofern ist die Erweiterung des herkömmlichen Begriffs der chemischen Reaktion, für die Sie zwar gute Gründe haben mögen, didaktisch einfach nicht sinnvoll, da sie bei Schülern (und auch Studenten) nur Verwirrung stiften würde...

Ab einem bestimmten Niveau ist es doch auch müssig darüber zu streiten, ob man das Verdampfen eines Metalls als chemischen Vorgang ansehen will, weil dabei die Metallbindung zerlegt wird, oder eher als physikalischen Vorgang, weil es bloss einen Phasenübergang ist...es läuft letztendlich darauf hinaus, wie man denn Chemie und Physik definiert : wenn eine Veränderung der Gefügestruktur eine chemische Änderung ist, dann ist eben meinetwegen auch die Umwandlung von grauem in weissen Zinn ein chemischer Vorgang...das hilft aber niemandem richtig bei Verständnis der Allotropie des Zinns, oder ?

lg
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"Old geochemists never die, they merely reach equilibrium." (Antonio C. Lasaga ?)
ricinus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.12.2005, 13:03   #21   Druckbare Version zeigen
zweiPhotonen  
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Beiträge: 7.407
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AW: Frage zum Atombau

Hallo,

ich habe die Diskussionen über Atommodelle und chemische Bindung nicht genau verfolgt. Dennoch möchte ich aufgrund der Ansichten und Wissensstände, die ich meine, aus den Postings auf dieser Seite erkennen zu können, meinen Senf mal dazu geben. Als Experimentator habe ich mich zum Theoretiker fortgebildet, um die gemessenen Zahlen in den theoretischen Modellen a) wiederzufinden und b) die Qualität der Modelle anhand der experimentellen Daten validieren zu können.

"If nothings helps, look at the Schroedinger equation"

Dieser Spruch stammt entweder aus einem Gaussian-Logfile oder ich habe ihn auf einer Summer School aufgeschnappt. Der Urheber ist mir leider auch gerade nicht bekannt.
Ich finde, das Zitat passt hier sehr gut in diese Diskussion, weil es den Unterschied zwischen "meiner" und "eurer" Herangehensweise an die chemische (oder sontige) Bindung beschreibt:

Die Schrödinger–Gleichung ist der Ansatz für die vollständige quantenmechanische Beschreibung eines Systems. Damit kann ein Benzolmolekül, ein NaCl-Kristall, ein Stück Stahl oder auch ein Neon-Dimer gemeint sein. Eine exakte Lösung ist (m.W.) bisher nur dem H2+-Molekül vorbehalten aber die Genauigkeit des theoretischen Modells ist z.Zt. nur durch die zur Verfügung stehenden Ressourcen (Hard- und Software) begrenzt. Wenn ich also die Schrödinger-Gleichung für das mich interessierende System, z.B. ein Molekül, löse, habe ich einen Zugriff auf seine physikalischen Eigenschaften. Punkt.
Dazu gehören die Elektronen genauso wie die Atomkerne. Dummerweise erhalte ich aus der SGl lediglich die Wellenfunktion(en) der Teilchen aber noch keine messbaren Größen.
Hier kommt derjenige ins Spiel, der die Berechnung ausgeführt hat:
Die Elektronen"verteilung" ist eine Projektion der Wellenfunktion in etwas, von dem der Betrachter glaubt, es sich -besser- vorstellen zu können...
Man bildet die abstrakte Wellenfunktion auf etwas anderes ab. Die Abbildungsvorschrift ist dabei frei wählbar: Im Falle der Elektronenverteilung in einem Molekül gibt es dabei vielfältige Möglichkeiten: Die Mulliken-Ladungsverteilung ist vielleicht die bekannteste und einfachste, Es gibt die Electron-Localis/zation-Function (ELF), das Atoms-in-Molecules (AIM) Modell, Natural-Bonding-Orbitals (NBO) und was-weiss-ich-nicht noch alles. Das Ergebnis oder die Aussage kann immer wieder etwas anderes sein aber zugrunde liegt immer die Wellenfunktion aus der Schrödingergleichung.

Was hat das nun mit der Diskussion um Metall-, kovalente, van-der-Waals und Ionenbindung zu tun? Ich betrachte diese vier Begriffe als Beschreibung der Elektronendichte in dem betrachteten System. Sie stellen eine (stark) vereinfachende, bildhafte Beschreibung der Elektronendichte dar, wie ich sie z.B. auch mit den oben genannten Ansätzen aus der Schrödinger-Gleichung herausarbeiten könnten.
Eure Vorstellung, in der Diskussion hier die Gemeinsamkeit oder Unterschiede der verschiedenen Bindungsarten herausarbeiten zu müssen, halte ich für Unsinn. Es handelt sich nur um stark vereinfachende Beschreibung, die vielleicht anhand weniger Daten aufgestellt worden sind um charakteristische Eigenschaften herauszustellen.
Ionenbindung: Wechselwirkung von Punktladungen im kontinuierlichen Gitter (Kristall)
Metallbindung: die Beschreibung von Valenz- und Leitungsband ist essentiell für die elektrische Leitfähigkeit sowie die Photochemie
kovalente Bindung: aufgrund der ungleichmässigen Verteilung der Elektronen auf die einzelnen Atome (Partialladungen) kann man z.B. das Dipolmoment erklären

Diese Bindungsarten geben also nur einen kleinen Teilaspekt, nämlich meist den offensichtlichen, des beschriebenen Systems wieder. Demzufolge sind sie oft unzulänglich wenn sie auf Grenzfälle angewendet werden. Man behilft sich dann vielleicht in der Erweiterung der Theorie. Letzendlich führt dies aber zu der Frage, die in dieser Diskussion hier behandelt wird: Wie kann ich voneinander abgrenzen und unterscheiden - der Wunsch, etwas in ein Schema einzuordnen macht hier - Meiner Meinung nach - blind für das Gesamtbild: Ich löse die Schrödinger-Gleichung *) und lasse mir dann durch eine -meinen Vorstellungen zutreffende- Vorschrift die Elektronenverteilung/-dichte berechnen.
Vielleicht kann ich das am Beispiel eines schwach = nicht-chemisch gebundenen Komplexes verdeutlichen: Mich interessiert die Bindungsenergie zwischen einem Stickstoffmolekül und einem Naphthalinmolekül. Um die Wechselwirkung der beiden Teilchen zu breschreiben habe ich z.B. folgende Möglichkeiten, nachdem ich die SGl. gelöst habe:
1. Ich berechne die Ladungsverteilung, indem ich die Wellenfunktion geeignet projiziere. Damit kann ich Dipol- und Quadrupolmoment der Monomere (N2, C10H8) berechnen. Eine elektrostatische Betrachtung liefert mir nun die Bindungsenergie. (Diesen Weg findet mal vielfach bei Physikern).
2. Ich lasse die Wellenfunktion eines Monomers im Rahmen einer störungstheoretischen Betrachtung auf die Wellenfunktion des Anderen wirken. Aus den einzelnen Störtermen kann ich Aussagen machen über den Anteil z.B. der Dipol-Dipol- oder Dispersion-Wechselwirkung. Das eine ist elektrostatische, das andere nur quantenmechanisch zu erfassen.

Es handelt sich um dasselbe System, die gewonnenen Aussagen können sich aber unterscheiden, weil ich verschiedene Modelle und herangehensweisen gewählt habe, obwohl die quantenmechanische Beschreibung ursprünglich dieselbe war.

Versucht nicht, die Bilder, die ihr von den Bindungen habt, miteinander zu vergleichen oder in Einklang zu bringen, weil sie u.U. garnicht vergleichbar sind. Ihr müßt euch über den Zweck der Beschreibung klar sein. Wenn ich ein H2– und ein HCl-Molekül betrachte, dann sind die Elektronen im ersteren symmetrisch (im zeitlichen Mittel) auf die beiden Atome verteilt. Beim HCl dagegen wird man eine Ungleichverteilung zugunsten des Chlors feststellen (Dipolmoment). Ihr würde sagen, das eine ist kovalent, das andere ionisch gebunden - für mich ist lediglich die Elektronenverteilung anders.

Eine vergleichbare Grundsatzdiskussion ist z.Zt. im Forum Computational Chemistry List (www.ccl.net) aufgeflammt. Es geht um den Sinn und Zweck bzw die Aussagekraft von Orbitalen. Auch diese sind lediglich eine Abbildung der Wellenfunktion für einzelne Elektronen: Ich kann nicht hingehen und Betrachtungen aus dem MO-Schema mit VB-Modellen vergleichen, da letztere die Elektronen in Bindungen zwischen zwei Kernen, die MOs aber die Elektronenverteilung auf das ganze Molekül enthalten. Und die (ggf. symmetrieadaptierten) LCAO-Bildchen sind auch schon wieder etwas anderes...

So, und wenn ihr bis hierhin durchgehalten habt mit Lesen, dann ist hoffentlich klar geworden, dass meine Sichtweise eine ganz andere ist. Ob ich damit einen klärenden Beitrag zur Diskussion geliefert habe, halte ich für zweifelhaft. Ich möchte damit vielmehr darauf hinweisen, dass mir die Standpunkte hier zu sehr Tunnelblick-behaftet sind und plädieren für die Suche nach dem größeren Zusammenhang, den ich vielleicht aufzeigen konnte. Eure Reaktionen werden mir das hoffentlich zeigen.

Grüße
Wolfgang

*) Die Frage, ob und mit welcher Genauigkeit das in jedem Fall gelingt, ist mir klar, steht aber hier nicht zur Debatte.
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Wenn es einfach wäre, hätte es schon jemand gemacht!

I said I never had much use for it. Never said I didn't know how to use it.(M. Quigley)
You can't rush science, Gibbs! You can yell at it and scream at it, but you can't rush it.(A. Sciuto)

Wer durch diese Antwort nicht zufriedengestellt ist, der möge sich bitte den Text "Über mich" in meinem Profil durchlesen und erst dann meckern.
zweiPhotonen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.12.2005, 13:09   #22   Druckbare Version zeigen
zweiPhotonen  
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AW: Frage zum Atombau

Zitat:
Zitat von ehemaliges Mitglied
Zu meinen Ausführungen über die Bedeutung des Magnetismus in Zusammenhang mit der chemischen Bindung haben Sie sich bisher nicht geäußert.
Sofern damit der Beitrag magnetischer Wechselwirkungen zur Bindungsenergie in einem Molekül gemeint ist:
i.A. ist die magnetische Suszeptibilität der Materie wesentlich kleiner als Ladungseffekte. Der Ansatz der Schrödingergleichung wird in den meisten Fällen ohne magn. WW. gemacht. Dies spielt lediglich bei der exakten Behandlung und bei der Berechnung von ESR und NMR-Effekten eine Rolle.

Wolfgang
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zweiPhotonen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.12.2005, 18:50   #23   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
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Beiträge: 4.635
AW: Frage zum Atombau

Ui das ist aber viel.
Vorweg.
Zitat:
Zitat von zweiPhotonen
Die Schrödinger–Gleichung ist der Ansatz für die vollständige quantenmechanische Beschreibung eines Systems.
Sehe ich auch so und mir wäre es sehr recht, wenn dass auch im schulischen Bereich möglichst frühzeitig erwähnt würde.
Zitat:
Zitat von zweiPhotonen
Ich möchte damit vielmehr darauf hinweisen, dass mir die Standpunkte hier zu sehr Tunnelblick-behaftet sind und plädieren für die Suche nach dem größeren Zusammenhang, ...
Das klingt theoretisch gut, kann ich voll unterstreichen, ist meiner Meinung nach aber kaum hilfreich, weil nicht durchzuhalten. IMO muss die Frage eher sein, und so sehe ich diese Diskussion: Welche und wie viele Tunnel sind sinnvoll, wo sollte der Blick hingerichtet werden und wo liegen sinnvolle Querstollen ?
So weiß ich z. B. nicht ob es unbedingt hilfreich ist das Werfen eines durchgekauten Kaugummis an eine Wand, an der es haften bleibt, als chemische Reaktion zu bezeichnen. Dabei erfüllt es bisher alle "verallgemeinerten Kriterien". Man kann das im Prinzip sicher auch mit der SG berechnen, es tritt eine Wechselwirkung zwischen Kaugummi und Wand auf, die elektrostatischer Natur ist, mit einem Potententialminimum und einem Gleichgewichtsabstand, eine kinetische Betrachtung ist möglich und die Stöchiometrie ist auch einfach. (Ein Unterschied besteht vielleicht darin, dass man die Gravitation nicht mehr vernachlässigen kann). Ich gehe aber davon aus, dass dies nicht mit größerem Zusammenhang gemeint ist, wobei sich die Frage anschließt wo hört dieser größere Tunnel auf ?

Zitat:
Zitat von ehemaliges Mitglied
Es ist richtig, dass man in der Reaktiongleichung für das Verdampfen die Formel H2O als Verhältnisformel und nicht als Summenformel ansehen muss. Darin kann man für den Anfangsunterricht einen Nachteil sehen, der gegen die einfache Stöchiometrie abzuwägen wäre. Eine Isomerisierung mit ebenfalls einfacher Stöchiometrie kommt hier ja wohl nicht in Betracht.
So sehr ich Ihr Ansinnen verstehe und im Prinzip bereit wäre ihrer Argumentation zu folgen, sehe ich hier in der Auflösung einer Kategoriesierung (Aggregszustandsänderung - chemische Reaktion) die Einführung von mindestens zwei.
1.) Die Beschreibung von Aggregatszustandsänderungen erfordert die Beschreibung in Verhältnisformeln.
2.) Es muss zunächst die chemische Bindung geklärt sein, damit man vernünftigerweise annehmen kann, dass es sich bei der Verdampfung von Wasser nicht um eine Isomerisierung handelt. - Womit man eigentlich wieder am Anfang wäre.

Zitat:
Das verstehe ich nicht, sind es doch gerade die Änderungen der spezifischen Eigenschaften, ...
Man müsste vielleicht erst klären was man unter spezifischen Eigenschaften zu verstehen hat.
Ich verstehe darunter so etwas wie Schmelz- und Siedepunkt, Brechungindizes, spektroskopische Eigenschaften, spez. Volumen, spez. Wärmekapazität, spez. Viskosität usw.
Diese änderen sich bei Aggregatszustandsänderungen nicht. Der Siedepunkt von verdampften Wasser ist immer noch 100 °C bei Standardbedingungen, während sich der von Butadien und Cyclobuten unterscheidet.
Die Eigenschaftsänderungen, die Sie meinen, gehen mit der Änderung der Umgebung einher. Das also was man z. B. unter Temperatur- und oder Druckabhängigkeit, der von mir so genannten spezifischen Eigenschaften, versteht, aber auch diese Abhängigkeiten sind für Wasser immer gleich, während sie für Butadien und Cylobuten unterschiedlich sind.
Zitat:
Sehen Sie das Verdampfen von Diamant, seine Umwandlung in Graphit nicht als chemische Reaktion ? Ist das Kondensieren von Schwefeldampf zu plastischem Schwefel nicht sogar mehr eine chemische Reaktion als eine Isomerisierung ?
Das sehe ich sehr wohl als chemische Reaktionen, weswegen es mich auch nicht überrascht, dass die "Verdampfungsenergie" in der Größenordung derselben liegen. Immerhin werden im Diamanten prototypische kovalente Bindungen gebrochen und bei Metallen eben metallische Bindungen. Ich würde aus diesem Grund auch nicht von Verdampfungsenergien, sondern von Atomisierungsenergien bzw. "Zersetzungsenergien" reden, was den Geschehnissen auf atomarer (molekularer) Ebene näher kommt. Auch die Umwandlung von Diamant in Graphit ist eine "echte" chemische Reaktion, weil sich die "spezifischen eigenschaften" ändern. An der Interpretation der Synthese von Fullerenen aus Graphit als chemische Reaktion dürfte wohl weniger Zweifel bestehen obwol dies auch "nur" ein Allotrop des Kohlenstoffs ist (zumindest gibt es jede Menge Papers, die sich mit dem Mechnismus dieser Umwandlung befassen).

Zitat:
Ich möchte die Gemeimsamkeiten lediglich von Anfang an bewusst machen.
Dagegen ist nichts zu sagen und wenn es einen guten Ansatz dafür gibt bin ich dabei, jedoch sehe ich in Ihrer bisherigen Argumentation eher die Gefahr einer Vernebelung, wofür ricinus ein schönes Beispiel gegeben hat.

Zitat:
Zu meinen Ausführungen über die Bedeutung des Magnetismus in Zusammenhang mit der chemischen Bindung haben Sie sich bisher nicht geäußert. Ich hielte dies für sinnvoll, bevor wir weiter fortschreiten.
Ich bin mir der Tatsache bewußt, dass dieser in der üblichen Behandlung der chemischen Bindung keine Erwähnung findet und, wie zweiPhotonen bereits sagte, in der SG so nicht berücksichtigt wird. Ich sehe jedoch im Moment nicht wie uns dies hier weiterhilft.


Noch ein Ansatz bei dem man als Vertreter der Unterscheidung von chemischer und physikalischer Bindung wirklich ins Schleudern kommen kann.

Ionische Bindung:
Wie ist das Schmelzen oder Auflösen einer typischen ionischen Verbindung zu werten ?
Chemische Reaktion, weil "chemische Bindungen" gebrochen werden (würde kaum ein Chemiker behaupten, obwohl es von der Defintion so ist und auch die Energien in der Größenordung richtig sind).
Physikalischer Vorgang, weil sich die "spezifischen Eigenschaften" nicht ändern.

Wenn, dann wäre hier vielleicht die Tür offen, um die übliche Trennung von physikalischen und chemischen Bindungen zu überdenken.
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Gruß belsan

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Geändert von belsan (09.12.2005 um 02:34 Uhr)
belsan ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.12.2005, 16:34   #24   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
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Beiträge: 4.635
AW: Frage zum Atombau

Zitat:
Zitat von ehemaliges Mitglied
Ich möchte ja lediglich die pädagogische Freiheit für diejenigen, die sagen : "Änderungen des Aggregatzustands kann man durchaus als chemische Reaktionen betrachten..."
Möchten sie uns nicht mitteilen, worauf sich diese Aussage nun genau stützt und wo die Vorteile einer solchen Betrachtung liegen?
Ich denke das sollte weniger eine Frage der "Knebelung" der pädagogischen Freiheit sein, als eine der Argumente.
__________________
Gruß belsan

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Alt 10.12.2005, 21:19   #25   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
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Beiträge: 4.635
AW: Frage zum Atombau

Ok, bilde mir ein langsam zu verstehen, worauf sich die unterschiedlichen Positionen gründen.
Gehe ich recht in der Annahme, dass Sie eher von der thermodynamischen Seite an die Fragestellung heran gehen ?

Zustand1 --> Zustand2

Da dies sowohl bei einer Änderung des Aggregatszustands als auch bei einer Reaktion zutrifft, folgt daraus, dass alle Zustandsänderungen als chemische Reaktionen aufzufassen sind.

Ist das in etwa richtig interpretiert ?

Komme auf die anderen Punkte dann noch zurück.
__________________
Gruß belsan

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Geändert von belsan (11.12.2005 um 14:53 Uhr)
belsan ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.12.2005, 14:55   #26   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
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Beiträge: 4.635
AW: Frage zum Atombau

Ich gehe jetzt mal nicht auf jedes einzelne Zitat ein, sondern versuche es etwas kürzer zusammenzufassen.

Was ich Ihrer Erwiderung entnehme ist folgendes:

Wenn Sie in diesem Sinne chemische Reaktionen mit z. B. Aggregatzustandänderungen gleichsetzten, setzen sie die Änderung von Zustandsgrößen mit dem Wechsel eines physikalischen Systems gleich.
Dem mag ich nicht folgen, weil es für mich doch einen Unterschied macht ob man a) vom Zustand 1 eines Systems in Zustand 2 des selben Systems kommt oder ob man b) vom einen in ein anderes System wechselt. Wie groß die Unterschiede in den Messgrößen von a) einerseits und b) anderseits sind, ist dabei völlig unerheblich, weil diese miteinander nicht direkt vergleichbar sind.

Ein so gerichteter, eher thermodynamischer Ansatz, ist nach meiner Meinung auch deshalb problematisch, weil für die Thermodynamik die Struktur der Materie kaum eine Rolle spielt, bestenfalls was die Zahl der Freiheitsgrade betrifft. Thermodynamik subsumiert und zieht Bilanz sagt aber nichts über die eigentlich ausschlaggebende molekulare (atomare) Ebene, den Kern der Chemie. Sie ist sozusagen auf dem chemischen Auge blind. Was dem folgenden Zitat auch zu entnehmen ist.
Zitat:
Genau besehen ist es doch nur eine Eigenschaft, in der sich Dampf und Feststoff nicht unterscheiden. Und genau die benutzt die Chemie für die Abgrenzung : " Schließlich handelt es sich bei Feststoff und Dampf um den gleichen Stoff." Wieso eigentlich würde ein Kind jedenfalls fragen, solange man es nicht entsprechend getrimmt hat.
Es ist eben genau diese eine Eigenschaft, die sich beim Verdampfen nicht ändert, die entscheidend ist. Nämlich die innere Struktur eines Wassermoleküls. Alles andere sind summierte, akkumulierte, kompensierte, synergierte, usw. Manifestationen dieser einen Eigenschaft, die wir als Summe über eine große Zahl gleicher Teilchen sinnlich oder mit einem Messinstrument bewaffnet wahrnehmen. Ändert sich diese eine Eigenschaft, ändert sich alles andere auch.
Einem Kind würde ich sagen: Mach dir die Struktur der Materie, die du nicht greifen kannst, begreiflich, dann kannst Du selbst beurteilen wie das Verdampfen von Wasser zu bewerten ist.
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Gruß belsan

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Geändert von belsan (11.12.2005 um 17:54 Uhr)
belsan ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.12.2005, 00:26   #27   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
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Beiträge: 4.635
AW: Frage zum Atombau

Zitat:
"Die Chemie ist die Lehre vom Werden und Vergehen der Stoffe" und: Die Chemie ist die Lehre von der Veränderung von Teilchenstrukturen". Vermute ich richtig, wenn ich Ihr Verständnis von Chemie sehr viel näher bei der zweiten Definitionsversuch angesiedelt sehe?
Bei dieser Auswahl, Nr. 2. Wobei mir der Begriff „molecular entity“ lieber wäre als Teilchen.
(Der deutsche Begriff „molekulare Einheit“ ist leider verschiedentlich belegt.)

Zitat:
Es ist nicht sonderlich nützlich, wenn Sie bei mir einen, wie Sie sagen thermodynamischen Ansatz vermuten, und dann Ihre Replik auf dieser nun wirklich unzutreffenden Annahme aufbauen.
Daher fragte ich. Es ist auf Dauer etwas mühsam, eine hinführende Diskussion zu führen, bei der zwar die These im Raum steht „Dieses oder jenes ist besser“, aber auf den Unterbau dieser These und die möglichen Vorteile einer solchen Beschreibung wiederholt vertröstend hingewiesen wird.
Wir sind in der Diskussion auch noch nicht wirklich vom Fleck gekommen, die letztlich für mich darauf hinausläuft, ob man nun so genannte Dispersionskräfte, als ein Extrem, und Ion-Ion-Wechselwirkungen, als anderes Extrem, als chemische Bindung auffasst oder eben nicht. Mit allen Konsequenzen, die sich für Zwischenformen und die Sachlogik ergeben.

Sind Dispersionskräfte Bindungen, die sich qualitativ nicht von anders benannten Bindungen unterscheiden, ist sowohl das Schmelzen, wie das Verdampfen eine chemische Reaktion, ebenso wie das Umfüllen einer Flüssigkeit von einem Glas in ein anderes. Denn es passiert nichts weiter, als dass durch Zufuhr von Energie chemische Bindungen gebrochen und geknüpft werden und sich der energetische Zustand des Systems ändert, und damit auch einige andere Eigenschaften.

Betrachtet man die Dispersionskräfte nicht als chemische Bindung, sondern nur die Ion-Ion-Wechselwirkung, ist das Schmelzen und Verdampfen von Methan nicht als chemische Reaktion aufzufassen, weil keine chemischen Bindungen gebrochen werden. Beim NaCl wäre das anders. Denn beim NaCl kommt es durch „Schmelzen“ und schließlich „Verdampfen“ zur Depolymerisation bis schließlich im Dampf diskrete NaCl-Moleküle vorliegen. In diesem Fall hatte man es bei Methan mit selben chemischen Spezies in unterschiedlichen Zuständen zu tun während man es beim NaCl mit unterschiedlichen chemischen Spezies zu tun hat.

Beide Standpunkte führen - sagen wir mal - zu ungewöhnlichen Aussagen. Aber im Prinzip müsste man zwischen diesen Alternativen unterscheiden können, wenn man Reaktionen findet, die nicht alleine durch die erhöhte thermische Energie begünstigt werden, sondern auch durch die veränderte oder eben nicht veränderte Struktur der molecular entity. Hinweise darauf, dass im Falle der Depolymerisation von Gitterstrukturen in der Tat Spezies entstehen, die auch abzüglich des thermischen Faktors deutlich andere Eigenschaften haben als ein größerer Verband liefern z. b. die Chemie der Metallcluster. (Etwas weiter weg, aber bekannter: die Reaktivität von Li-Organylen in Abhängigkeit vom Oligomerisierungsgrad.; heterogene Katalysatoren).

Zitat:
Ihre Argumentation ist für meinen Geschmack zu sehr auf Stoffe mit molekularem Aufbau abgestellt.
Ihre Vorstellung von der stofftypischen, die Aggregatzusände übergreifenden Gemeinsamkeit steht und fällt mit der Existenz eines Bausteins, der zumindest in der schulüblichen Vorstellung in allen Aggregatzusänden unverändert existiert.
Richtig. Daher ist eine Aggregatszustandsänderung* wie sie bei Aggregaten molekularer Verbindungen vorkommt etwas anderes als das Schmelzen eines NaCl-Kristalls, weil zwar das diskrete Molekül in allen Aggregatszuständen existiert, aber nicht der Kristall.
Das mag man oberflächlich durch die Verwendung phänomenoligischer Begriffe (Schmelzen, Verdampfen) in einen Topf schmeißen, was in der Regeln nicht zu Komplikationen führt, genau betrachtet sind es aber zwei verschiedene Dinge.
Das könnte auch ein Schüler verstehen, wenn man es ihm auf molekularer Ebene erklärt.
Ein NaCl-Kristall ist halt ein Molekül (oder eine „molecular entity“), das sich beim Erhitzen zersetzt und von dem kein flüssiger oder gasförmiger Zustand existiert (es sei denn man schmeißt eine Hand voll Salz in die Luft). Das ist, abgesehen von der Größe des Moleküls, nichts besonderes, da man ein einzelnes Wassermolekül oder Methanmolekül auch nicht verflüssigen oder verdampfen kann, sondern nur zersetzen.

* Stelle gerade fest: Es gibt scheinbar doch noch einige Begriffe, die dem Wortsinn entsprechen - erstaunlich.
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Alt 12.12.2005, 17:39   #28   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
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AW: Frage zum Atombau

Zitat:
Könnten wir dieses Kapitel vielleicht mit dem folgenden Kommunique abschließen : In der Chemie manifestiert sich eine Betrachtungsweise, in der Aggregatzustände nur als Anleihen aus der (Kontinuums-) Physik auftreten. Von daher gesehen ist der Begriff "Aggregatzustand" nicht Element einer konsequent chemischen Betrachtungsweise, die es so gesehen a priori ausschließt, Aggregatzustandsänderungen als chemische Reaktionen zu betrachten.
Dem kann ich zustimmen. Insofern hat sich die Diskussion in der Tat gelohnt.
Das ist durchaus bemerkenswert, weil es bei solchen „Grundsatzfragen“ eher selten zu einer Übereinkunft kommt, zumal wenn beide Ansichten nicht das sind was man unter „Lehrmeinung“ versteht.

Lassen sie mich aber noch einen Kommentar dazu anfügen.
Arbeitsgebiet der Chemie sind die „molecular entities“.
Davor liegt die Beschreibung der Atome, die die Eigenschaften der „molecular entities“ determinieren, und eher im Bereich der Physik anzusiedeln ist (auch hieraus ergeben und ergaben sich schon immer Missverständnisse zwischen den Disziplinen.)
Die „molecular entities“ determinieren wiederum das was sie nicht ganz unzutreffend als „Kontinuum-Physik“ bezeichnen (auch das ist Nährboden für den Vergleich von „Äpfeln mit Birnen“).
Das Problem der Chemie ist nun, wissenschaftlich wie didaktisch, dass der Gegenstand selbst kaum greifbar ist, sondern sich i. d. R. nur mittelbar über seine Ausprägung in der Kontinuum-Physik manifestiert.
Daher würde ich nicht sagen, das die Kontinuum-Physik eine untergeordnete Rolle spielt, aber man muss sich stets darüber im Klaren sein, und das sollte man Schülern auch vermitteln, das die Kontinuum-Physik nur Mittelwerte und Summen erfasst und dabei mitunter wesentliche Informationen verloren gehen, die auf der molekuaren Ebene ihren Ursprung haben.

Von daher würde ich immer auf einer sauberen Trennung (soweit möglich) zwischen molekularen Ebene und Kontinuums-Physik bestehen bzw. auf einen deutlichen Hinweis darauf.

Lassen sie mich das an einem anderen Beispiel verdeutlichen.
Speziell die chemische Didaktik wundert sich nunmehr seit rund 150 Jahren, dass chemische Experimente bei weitem nicht den didaktischen Erfolg zeigen den man erwarten sollte. Man hat mitunter sogar den Eindruck sie seinen kontraproduktiv. Und das obwohl sie scheinbar sehr anschaulich und als Schülerexperiment handlungsorientiert mit hoher Schüleraktivität sind. Zudem tragen sie zur methodischen Vielfalt bei.

Ich wundere mich, dass man sich wundert.
Jeder, der selbst schon einmal eine ihm unbekannte Synthese oder gar eine völlig neue Synthese versucht hat, sollte wissen, dass einem die phänomenologische Erscheinung des rührenden Reaktionsgemischs in einem Kolben praktisch nichts sagt, außer evtl. das offenbar irgendetwas passiert. Das Experiment ist also mithin weit weg von jeder Anschaulichkeit. Selbst der erfahrenste Chemiker kann i. d. R. nicht sagen ob die Synthese geglückt ist und wenn ja mit welchem Erfolg. Er muss das erst auf die molekulare Ebene herunterbrechen, was er i. d. R. durch Identifikation der Produkte an Hand eines Indizienbeweises über die üblichen analytischen Methoden macht (das kann Stunden, Tage, Wochen oder Monate dauern).
Von einem Schüler verlangt man allerdings, dass sich ihm in Angesicht der Silberspiegelprobe die ganze Faszination der Chemie offenbart und er das auch sofort begreift.

Können Schüler nicht, weil ein sehr großer Teil, so meine Erfahrung, bis zum Ende der Schullaufbahn keine hinreichende Vorstellung von der molekularen Ebene hat, mit deren Hilfe die phänomenologischen Beobachtungen zu interpretieren wären. Somit fehlt ihnen schlicht die Basis und der Zusammenhang. Die Chemie stellt sich als willkürliche Aneinanderreihung von Sachverhalten dar und kann in der Faszination nicht wesentlich über das Auswendiglernen eines Telefonbuchs hinausgehen.

Daher u. a. meine Offensive gegen das Bohrsche Modell, das in der üblichen schulischen Darstellung eine völlig falsche Vorstellung liefert und auch historisch falsch einsortiert ist, weil sich gerade hier die „chemische Atomvorstellung" parallel dazu entwickelt hat und erst mit dem quantenmechanischen Modell chemische und physikalische Atomvorstellung wieder zusammen gekommen sind. (Sozusagen falsche Ausfahrt)

Zitat:
Hier muss ich( mal wieder!) auf eines meiner "Lieblingsthemen" zurück kommen. In der o.a. Sicht wird die "chemische Thermodynamik" zum "schwarzen Schimmel", was ich aus Sicht zumindest des Sekundarstufe I - Unterrichts durchaus als Vorteil sehen würde. Die mir unsägliche Enthalpie würde durch Energie ersetzt, und die Reaktionsenergie würde mit der "Verschiebungsarbeit" beim Auseinander- oder Zusammenrücken von Teilchen assoziiert.
Wäre dies nicht ein Fortschritt gegenüber der Verwendung eines Begriffs, dessen Bedeutung mir noch kein Chemieprofessor korrekt beschreiben konnte, mit dem aber sogar von Schülern vollmundig geredet wird ?
Dagegen ist grundsätzlich nichts einzuwenden, da es „lediglich“ einen Perspektivwechsel darstellt, der die Ursachen nicht tangiert. Wenn dieser zum besseren Verständnis beiträgt* und man zusätzlich darauf achtet, dass man nicht der didaktischen Unsitte verfällt dafür eine unnötige Fülle neuer Wortschöpfungen (oder gar Einheiten) einzuführen, so dass sich ein Schüler auch noch in der üblichen Literatur zurecht finden kann, soll es mir recht sein.

*Das kann ich im Moment nicht wirklich fundiert beurteilen, weil ich mich schon seit einer Weile nicht mehr intensiv mit der Thermodynamik befasst habe. Ich gebe Ihnen aber darin Recht, dass es sich bei der Enthalpie um eine etwas merkwürdige Größe handelt, die auch ich nie wirklich verstanden habe.
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Geändert von belsan (12.12.2005 um 23:30 Uhr)
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Alt 13.12.2005, 16:33   #29   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
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AW: Frage zum Atombau

Zitat:
Zitat von ehemaliges Mitglied
K+ I----I - I

ist wohl richtig, wobei es einer Erklärung bedarf, warum nicht

I - I ---- K+ I- zutrifft
Richitg wäre in der Lewisschreibweise I-I--I, die auch hier wieder etwas die Beschränktheit der Kurznotation offenbart, da eher die terminalen I-Atome die Ladung tragen. Insofern wäre es wohl am besten [I-I-I]- zu schreiben.

Eigentlich sollte man solche Fälle erst einmal weg lassen, weil sie ohne MO-Theorie nicht hinreichend zu beschreiben sind (BO 1/2 pro Bindung; Insofern wäre vielleicht [I--I--I]- passender), aber ich vermute der Hintergedanke ist die Iod-Stärkereaktion, bei der die Frage nach der Natur des Triioidions schnell auftaucht. Man könnte hier die Gelegenheit nutzten über eine MO-Beschreibung den Begriff der Mehrzentrenbindungen einzuführen, was vielleicht für die Diskussion der "Oktettaufweitung" recht nützlich wäre.

Man kann abhängig vom Lösungsmittel auch I-I + K+ + I- schreiben, da es sich um ein Gleichgewicht handelt, das im Wasser stark auf der Seite des Triiodidions liegt.

Zitat:
PbI2 : I- Pb2+ I- <==> I - Pb - I
Würde ich so nie fragen, da Blei(II)chlorid als Festoff in einer recht komplizierten Struktur kristallisiert und hier die Angabe einer Valenzstrichformel ebenso sinnlos ist wie bei NaCl (die Frage tauchte hier im Forum auch schon auf). Das Bisschen, wass sich in Wasser löst würde man als Ionen formulieren.

@Gitterenergie, Hydratationsenthalpie
Der Sinn dieser Frage erschließt sich mir nicht.

@Magnesiumchloride
Hier schließe ich mich im Wesentlichen ihren Ausführungen an. Wobei ich die Sache nicht durchgerechnet habe und sicher die ableitbare Aussage qualitativ stimmt (Zur ganzen Not würde ich es auch nachrechnen - ungern). (Ich tröste mich damit, dass der B-H-Kreisprozess, abgesehen möglicherweise, von einer Klausur danach wohl nie wieder im Leben der Schüler auftaucht.)

Zitat:
Nicht ganz Ihrer Meinung. Ich halte die Korpuskelvorstellung für einen unverzichtbaren "Vorstellungsanker", ohne den auch ich nicht auskomme. Bedenken Sie : Wie soll man anders z.B. den Spin vermitteln ?
1.) Es ist ja nun nicht ganz abwegig, etwas abstraktes Denken von Schülern einzufordern. Gerade im Einsteinjahr wird viel von Raumkrümmungen, schwarzen Löchern, Gravitationswellen, der Relativität der Zeit usw. geredet. (Gerade vorgestern konnte man das wieder im Fernsehen bewundern)
2.) Eine vernünftige Beschreibung von Ladung gibt es auch nicht. Sie teilt sich bestenfalls über ihre Wirkung mit. Das scheint kein Problem zu sein, aber offenbar eher aus Mangel an Alternativen.
3.) Masse ist ebenfalls eine Eigenschaft von Materie, die nicht ohne weiteres anschaulich beschreibbar ist. Sie wiesen in einem anderen Thread selber darauf hin, das sie nicht an ein üblicherweise damit assoziiertes Volumen gebunden ist (s. auch schwarze Löcher)
4.) Im Zeitalter, da über Quantencomputer und Quantenphänomene auch in den Massenmedien berichtet wird, halte ich es nicht für allzu verfehlt eine weitere Eigenschaft von Materie einzuführen, die nicht anschaulich beschreibbar ist und ein typisches Phänomen der Quantenwelt darstellt, weil sie sich nicht direkt in der Newton'schen Welt manifestiert, wie es Masse und Ladung tun.
Das Bild vom rotierenden Elektron gibt dem Spin eine Anschaulichkeit, die die Masse gerade noch so und die Ladung schon nicht mehr wirklich hat.
5.) Mit der Verwendung des Teilchenbildes verlangt man entweder von den Schülern, anzunehmen dass das Teilchen im Atom still steht oder man muss die Erklärung schuldig bleiben, warum es keine Energie abstrahlt. Letzteres hat Bohr völlig unwissenschaftlich mit seine Postulaten vom Tisch gewischt ohne ein Erklärung abzugeben (erst de Broglie liefert eine "anschauliche" Begründung). (man könnte es unerwähnt lassen, aber zumeinst wird bei der Beschreibung des Rutherfordschen Modells ja ausdrücklich auf diese Schwäch der klassischen Betrachtung hingewiesen)
6.) Wie ist die Bildung dreidimensionaler Moleküle aus einem zweidimensionalen Atom denkbar ? (das erfordert einiges an Abstraktionsvermögen bzw. Verbiegung der Bahnen) und führt auch bei „2D“-Molekülen zu recht abstrusen Verzerrungen, die auch dem Auge, das schon so manches gesehen hat, einiges an Leidensfähigkeit abverlangen.
http://www.chemieplanet.de/stoffe/kovalent.htm#KIMW


Kurz: Spin nicht zwangsläufig als Eigenrotation eines Teilchens aufzufassen verlangt von Schülern intellektuell nicht mehr ab, als es in anderen Bereichen als selbstverständlich angenommen wird. Ein konsequentes Festhalten am Teilchenbild (bzw. überhaupt erst dessen Einführung) versperrt mehr als es das Verständnis erleichtert.

Das was an Fragen nicht eindeutig zu beantworten ist, spiegelt den Stand der aktuellen Betrachtung wieder und würde zum philosophieren einladen. Etwas was Schüler nicht ungern tun und was in der Wissenschaft ja nun seit Jahrzehnten betrieben wird. Im Idealfall macht sich dann jeder Schüler sein eigenes Bild.
(Wäre im übrigen ein hübsche Klausurfrage mit hoher Transferleistung: Wie stellst du Dir den Spin vor ?
Bewertet würde nicht richitg oder falsch, sondern die Schlüssigkeit oder Originalität der Argumentation)

@Energetik
Ich kann die Konsequenzen eines Verzichts auf die Enthalpie momentan nicht vollständig überschauen und habe nur ein dünnes Heftchen aus dem Jahr 1944 bzgl. Thermodynamik zur Hand, so dass mir eine Beurteilung schwer fällt.
Abgesehen davon sehe ich keine Notwendigkeit den B-H-Kreispozess entsprechend dieser Aufgaben zu behandeln. Der taucht in der Regel unmotoviert auf und verschwindet meist genauso schnell wieder in der Versenkung (ähnlich vielleicht dem Spektrum des Wasserstoffatoms )
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Geändert von belsan (14.12.2005 um 02:57 Uhr)
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Alt 15.12.2005, 00:04   #30   Druckbare Version zeigen
belsan Männlich
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AW: Frage zum Atombau

Zitat:
Zitat von ehemaliges Mitglied
Immerhin behauptet hier ein Mitglied, dass das Blei exakt oktaedrisch von 6 Jodidionen umgeben sei und dies bei einem hohen Anteil an Kovalenz. Für mich lässt dies nur zwei Möglichkeiten. Entweder mache ich sechs Bindungsstriche oder keinen. Wenn ich keinen mache, ist PbI2 Verhältnisformel und die Bindung eben nicht kovalent, denn wenn sie es partiell wäre, müsste man ja wie beim HF u.s.w. Bindungsstriche machen. Dummerweise aber sechs und nicht zwei.
@Magnesiumchloride
Naja, es macht schon einen Unterschied ob man von Blei(II)chlorid oder Blei(II)iodid redet. Beim Iodid ist die Aussage der oktaedrischen Koordination richtig, beim Chlorid nicht. Das Chlorid kristallisiert in einer "3D"-Struktur, während das Iodid in einer Schichtstruktur kristallisiert, was ein recht typisches Merkmal für den Übergang in Richtung Kovalenz ist, was nicht heißt, dass Blei(II)iodid eine rein kovalente Verbindung ist.

Vielleicht können wir uns darauf einigen, das man bei Kristallstrukturen generell keine Lewisformeln angeben kann (Man würde bei Eis nie auf die Idee kommen), man kann allerdings etwas über die Koordination sagen. Dass man bei der Koordination auch Striche zur skizzenhaften Darstellung auf Papier verwendet, ist eher den damit verbundenen beschränkten Alternativen zu schulden.
Missverständnisse ergeben sich hier meiner Meinung nach nur wieder aus der unrichtigen Annahme, dass es sich bei festem, gelösten und PbCl2in der Gasphase um die selbe chemische Spezies handelt. Für die Spezies in der Gasphase kann man eine sinnvolle Lewisformel angeben (auch für NaCl) für die kristallienen eben nicht.

Zitat:
Vom Fernsehen und Ähnlichem möchte ich mir die Fachdidaktik nur ungern präjudizieren lassen. Ich höre schon hier im Forum so viel an hochtrabendem Unverstand über "Gott und die Welt". Es reden weiß Gott schon zu viele Schüler vollmundig von Dingen, von denen sie so gut wie nichts verstehen. Die Oberfläche ist ebenso riesíg wie dünn.
Dies Anmerkung war nicht in dem Sinne gemeint, dass Herr Bublath und Kollegen als "Lehrmeister" aufzufassen seien. Richtiger ist die Anmerkung, dass sowieso schon darüber geredet wird, mithin der Boden bereitet ist und die Schüler in ihren "diffusen" Vorstellungen schon weiter sind als mitunter die Fachdidaktik es ihnen zutraut. Also warum nicht diese Stimmung aufgreifen und richtig stellen.
Zitat:
Sie haben recht. Im Unterricht wird im Fall von Masse und Ladung unverfroren auf etwas aufgebaut, was sich scheinbar allgemeiner Bekanntheit erfreut, ja sogar als "natürlich" angesehen wird, gleichwohl es ein Konstrukt des Geistes ist wie alle anderen Begriffe der Naturwissenschaft.
Andererseits haben auch Sie schon abstrakte Dinge in unserer Diskussion veranschaulicht und "renaturiert".
Es geht mir nicht um die Ablehnung einer Veranschaulichung über „Renaturierung“. Im Gegenteil, ich mache mir lieber ein Bild von der Chemie, als sie in Formeln oder mathematischen Gleichungen zu denken. Der Punkt ist das was ich an anderer Stelle als Überanschaulichkeit bezeichnet habe. So hilfreich und notwendig Anschaulichkeit ist um Erkenntnisse zu verarbeiten und zu sortieren, so blockierend kann Überanschaulichkeit sein. Einen Atomkern kann man sich als Chemiker ohne weiteres als kleine, positiv geladene Kugel vorstellen, meinetwegen auch rotierend. Das tut nichts zur Sache, weil es für das Verständnis der „Physik der Elektronenhülle“ zumeist völlig hinrechend ist und nur sehr selten zu Komplikationen führt. Leider ist das bei der Elektronenhülle nicht ganz so einfach. Die Elektronenhülle verhält sich halt nicht so wie es die Didaktik gerne hätte.
Also was tun ? Sich so lange an die kleine rotierende Kugel klammern bis es überhaupt nicht mehr anders geht und doch irgendwann, und zumeist völlig unvermittelt, das Wort Elektronenkonfiguration, Aufbauprinzip, Schalen, Unterschalen, Orbital, Hybridisierung, Bändermodell (eher in der Physik) usw. usw. aus dem Hut gezaubert werden muss. Das führt wohl eher zur Konfusion denn zur Klärung.
Warum nicht frühzeitig die Welle wagen, die, ob nun das Ende aller Weisheit oder nicht, diesen Begriffen einen Zusammenhang und damit auch eine Anschaulichkeit liefert.
Es sei noch angemerkt, dass ein Schüler zu Beginn zumeist überhaupt keine Vorstellung vom Elektron hat. Die Vorstellung vom „Kugelteilchen“ ist zunächst so eine Art unbedingter Reflex, dem jeder unterliegt, ähnlich vielleicht der Vorstellung der Erde als Scheibe oder der Himmelskugel. Das Problem ist, dass dieser Reflex systematisch zu einem konditionierten Reflex gefestigt wird.

Zitat:
Da steht man vor einer Klasse und muss Dinge wie den Spin mit irgend etwas verbinden.
Auf die Gefahr hin „Prügel“ zu beziehen.
"Masse ist etwas was sich auf das Gewicht auswirkt.
Ladung ist etwas was sich auf die elektrischen Eigenschaften auswirkt. Wir symbolisieren es mit + und –
Spin ist etwas was sich auf die magnetischen Eigenschaften auswirkt (auswirken kann). Wir symbolisieren es mit „Pfeil rauf“ „Pfeil runter“.
Die Natur dieser Eigenschaften kennen selbst die berühmtesten Wissenschaftler nicht."

Damit kann man eine Vorstellung erzeugen und „schützt“ sich vor Nachfragen – nicht als Ausrede, sondern weil man es offenbar wirklich nicht weiß.

Zitat:
Dann kriegen Sie womöglich auch noch einen Unterrichtsbesuch von einem pädagogischen Besserwisser.
Leider ist es so, dass dann deren Regeln zählen, die mitunter jegliche physikalischen Gesetze außer Kraft setzen.

Zitat:
Wir haben nur das PAULI -Prinzip, das - selbst nicht gerade anschaulich - auch noch unzulässig auf den Spin verkürzt bei Schülern verankert bleibt.
Das ist nun etwas was ich überhaupt nicht verstehe. Sie möchten im Teilchenbild bleiben, wohl wissend, dass es im atomaren bereich nicht sehr weittragend ist, befürchten aber gleichzeitig eine unzulässige Verkürzung des PAULI-Prinzips, das im schulischen Bereich nun wirklich nicht viel mehr als „Pfeil rauf“ „Pfeil runter“ bzw. im Teilchenbild „dreht sich links rum“ dreht sich rechts rum“ ist.
Das Problem mit der Verkürzung ließe sich wohl überhaupt erst eingermaßen behandeln, wenn man etwas vom Teilchenbild abrücken würde.


Zitat:
Fragen Sie lieber Professoren. Die werden entweder ehrlich sein und "Rotation um die eigene Achse" sagen oder genau so ehrlich wie einst FEYNMAN :" Dass ich Ihnen diese Frage nur mit sehr viel Mathematik beantworten könnte, ist für mich ein Zeichen, dass ich selbst den Spin auch noch nicht richtig verstanden habe".
Kein Phänomen ist eine mathematische Formel, auch wenn es sich damit sehr genau beschreiben lässt. Daher ist eine Antwort mit einer Formel zwar u. U. richtig, aber weder sehr originell noch hilfreich. Das „Nichtwissen“ der Professorenschaft ist doch keine Schande (s. o.). Man geht das entweder offensiv und ehrlich an oder lässt die entsprechende Thematik ganz weg. Man kann auch ohne QM Chemie betreiben. Das hat ja lange wunderbar geklappt. Ist nur die Frage ob man auf dem Stand von 1920 verharren will oder nicht.

Zitat:
Die Sache ist doch einfach. Wenn sie überall dort, wo heute in der Schulbuchliteratur das Wort "Enthalpie" steht, das Wort Energie hinschreiben würde, so wäre dies nie ein Fehler. Enthalpie ist immer Energie, nur eben nicht umgekehrt.
In diesem Sinne, Zustimmung.
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