Zwei Atome > ein Molekül

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Zwei Atome > ein Molekül

Beitragvon Kurt » Mo 28. Apr 2014, 19:51

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Hallo fallili, du kennst dich mit Chemie aus!
(also wirst du auch ausgequetscht)

Es seien zwei Atome, ein Kern, ein Elektron, beide sind allein in einer Kiste.

Frage1: wie verbinden sich beide zu einem Molekül?

Frage2: wie sieht dieses Molekül dann aus, wie verhalten sich die beiden Valenzelektronen zueinander und zu ihren/beiden Kernen?


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Re: Zwei Atome > ein Molkül

Beitragvon fallili » Mo 28. Apr 2014, 20:49

Nix schlimmes daran - aber bevor ich da viel Zeit reinstecke ( und es sicher nicht so schön hinkriege) gibt's einfach einen Link zum Nachlesen.

Wie üblich WIKI - http://de.wikipedia.org/wiki/Diwasserstoff-Kation die machen das ganz gut.

Seh grad beim drüberlesen, dass Du nicht 2 Atome mit einem Elektron meinst sondern 2 "normale" Wasserstoffatome die zu einem Wasserstoffmolekül binden.

Such ich nun gar nicht mehr - da gibt's so viel an Literatur zum selberlesen für Dich, so mal schnell erklärt ist hier leider nix.
Irgendwo im Keller sollt ich noch meinen Barrow haben - aber so aus der Luft krieg ich die Berechnungen nicht mehr hin und die Gefahr, dass ich da etwas "angreifbares" sage ist mir zu hoch.

Wiki scheint zur kovalenten Bindung auch nix wirklich brauchbares zu sagen - und weiter suchen mag ich nicht.
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Re: Zwei Atome > ein Molkül

Beitragvon Kurt » Mo 28. Apr 2014, 21:09

fallili hat geschrieben:Nix schlimmes daran - aber bevor ich da viel Zeit reinstecke ( und es sicher nicht so schön hinkriege) gibt's einfach einen Link zum Nachlesen.

Wie üblich WIKI - http://de.wikipedia.org/wiki/Diwasserstoff-Kation die machen das ganz gut.

Seh grad beim drüberlesen, dass Du nicht 2 Atome mit einem Elektron meinst sondern 2 "normale" Wasserstoffatome die zu einem Wasserstoffmolekül binden.

Such ich nun gar nicht mehr - da gibt's so viel an Literatur zum selberlesen für Dich, so mal schnell erklärt ist hier leider nix.
Irgendwo im Keller sollt ich noch meinen Barrow haben - aber so aus der Luft krieg ich die Berechnungen nicht mehr hin und die Gefahr, dass ich da etwas "angreifbares" sage ist mir zu hoch.


Ich will doch von dir nicht wissen was in den Büchern steht, das kann ich ja ergooogeln, sondern was du dir vorstellst, wie du mir erklärst wie die beiden Atome (jedes ein Proton und ein Elektron) in der Kiste drin zusammenkommen und sich zu einem Molekül vereinigen (vereinigt werden denn von allein machen sie das ja nicht).
Und dann wie das Konstrukt nachher ausschaut, wie die Elektronen zueinander und zu den beiden Kernen stehen.

Berechnungshilfen wie Energie usw. interessieren nicht, sondern wie es abläuft dass die beiden zusammenbleiben und wie die Abstände und Winkel der Elektonen ...

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Re: Zwei Atome > ein Molkül

Beitragvon fallili » Mo 28. Apr 2014, 21:44

Also 2 Wasserstoffatome in einer Kiste werden sich eigentlich fast gar nie zu einem Molekül zusammenfinden - das wäre statistisch unwahrscheinlich.

Aber wenn es genug sind, wird die Wahrscheinlichkeit immer größer, dass sich Wasserstoffatome nahe kommen.

Ab dann ist es eine eher mühsame Berechnung - man muss die elektrostatischen Anziehungskräfte für sämtliche möglichen Position von 2 Protonen und 2 Elektronen in naher Umgebung berücksichtigen.

Beispiel:
- + - + Hält alles zusammen - die beiden Protonen werden von den Elektron "in der Mitte" zusammengehalten das "äußere Elektron" wird vom linke Proton gehalten.

Es wird also so getan, als würde die Elektronen wirklich herumkreisen und alle denkbaren Positionen annehmen und alle auftretenden Kräfte ( anziehend anstoßend) werden summiert.

+ -- + Besonders anziehend - die Protonen werden stark zusammengehalten (dass die Elektronen sich abstoßen, muss mal nicht berücksichtigt werden)

- + + - : Würde das Molekül wieder auseinander reißen.

Ich kann hier nur ein paar "lineare" Anordnungen hinzeichnen - alles andere wird mir zu viel Aufwand. Aber man müsste erkennen können wie das ganze klappt.
(Das Prinzip ist übrigens im ersten Link oben gar nicht so schlecht dargestellt)

Tatsächlich endet das ganze dann so, dass dann bei einem bestimmten Anstand der beiden Protonen insgesamt eine zusammenhaltende Kraft übrigbleibt, wenn man alle denkbaren Elektronenpositionen und deren Krafteinflüsse "durchrechnet".

Die Frage nach Abständen/Positionen und Winkeln im Wasserstoffmolekül ist nicht "erlaubt".

Die Vorstellung, dass da zwei negativ geladene Kügelchen "irgendwo sind" ist einfach falsch.
Es gibt nur Aufenthaltswahrscheinlichkeiten und berechenbare Orbitalfunktionen die üblicherweise als "diffuse Elektronenwolken" in Umgebung der beiden Kerne dargestellt werden.

Damit Du mal Dein Hirn "wirklich völlig verzwirbeln" kannst, möchte ich Dir noch sagen, das die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten für die Elektronen in diesen oft gezeichneten "Wolken" am größten ist - das sie aber niemals wirklich NULL wird!.

Es kann also durchaus folgende Situation vorgestellt werden (um bei meinen "Halbgrafiken" oben zu bleiben):

+ - + ....... ein paar Milliarden Kilometer --------- - (zweites Elektron)

Das ganze ist dann nicht eine Diwasserstoffion + ein weit entferntes getrenntes Elektron, sondern noch immer ein "ganz normales Wasserstoffmolekül".
Laut Quantenmechanik extremst unwahrscheinlich, dass es so geschieht/aussieht - aber nicht verboten.


ich kann nur sagen; Falls Du mal eine schlaflose Nacht haben solltest - viel Spass bei den Vorstellungen/Überlegungen was ein Molekül wirklich ist.
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Re: Zwei Atome > ein Molkül

Beitragvon deejey » Di 29. Apr 2014, 01:25

Mal unabhängig von Wahrscheinlichkeiten ... zwei Wasserstoffatome können sich nicht mal eben verbinden, auch wenn sie sich begegnen, das geht grob gesagt nur in der Sonne:
Der Prozess der Kernfusion kann beim Wasserstoffbrennen auf zwei Arten ablaufen, bei denen auf verschiedenen Wegen jeweils vier Protonen in einen Heliumkern 4He umgewandelt werden:

* die relativ direkte Proton-Proton-Reaktion
* der schwere Elemente (Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff) nutzende Bethe-Weizsäcker-Zyklus (CNO-Zyklus)

Ein Proton hat eine Masse von 1,007276 u, ein Neutron von 1,008665 u. Zusammen haben also zwei Protonen und zwei Neutronen im nicht gebundenen Zustand eine Masse von 4,031882 u. Ein Heliumkern besteht aus je zwei gebundenen Protonen und Neutronen und hat nur eine Atommasse von 4,002602 u; es fehlen 0,029280 u, also etwa 0,73 % der Masse. Diese als Massendefekt bezeichnete Massendifferenz wird bei der Fusion als Energie frei; pro Gramm entstandenem Helium sind dies 657.461.112.381,746 J (kurz: 6,5746·1011 J). Diese Energie entspricht der Kernbindungsenergie der Kernbausteine (Nukleonen) und berechnet sich aus der Einsteinschen Beziehung E = mc^2.

Aber da Einstein ja ein Plagiator, Lügner, Nichtskönner und Versager ist, kann das alles nicht stimmen und die Sterne existieren garnicht, kann man nix machen.
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Re: Zwei Atome > ein Molkül

Beitragvon fallili » Di 29. Apr 2014, 08:55

deejey hat geschrieben:Mal unabhängig von Wahrscheinlichkeiten ... zwei Wasserstoffatome können sich nicht mal eben verbinden, auch wenn sie sich begegnen, das geht grob gesagt nur in der Sonne:


Da Kurt gefragt hat was zwei Wasserstoffatome machen würden, bin ich eben von zwei Wasserstoffatomen ausgegangen.
Und die können sich sowas von leicht und schnell zu einem Wasserstoffmolekül verbinden, dass bei allen Reaktionen die "Wasserstoffatome" freisetzen nur Wasserstoffmoleküle entstehen.
Daher wirst Du auch ein Gas "H" nirgendwo herkriegen, sondern immer ein Gas H2.

In der Sonne findet einen Reaktion von Wasserstoff zu Helium statt, das ist was ganz anderes.

Ich würde Dich bitten keine weiteren Beiträge hier einzustellen, Ich hab noch nicht viele von Dir gelesen, aber es war noch kein einzig interessanter oder halbwegs schlauer Beitrag dabei.
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Re: Zwei Atome > ein Molkül

Beitragvon deejey » Di 29. Apr 2014, 15:18

Chief hat geschrieben:
deejey hat geschrieben:Mal unabhängig von Wahrscheinlichkeiten ... zwei Wasserstoffatome können sich nicht mal eben verbinden, auch wenn sie sich begegnen, das geht grob gesagt nur in der Sonne:
Der Prozess der Kernfusion kann beim Wasserstoffbrennen auf zwei Arten ablaufen, bei denen auf verschiedenen Wegen jeweils vier Protonen in einen Heliumkern 4He umgewandelt werden:

* die relativ direkte Proton-Proton-Reaktion
* der schwere Elemente (Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff) nutzende Bethe-Weizsäcker-Zyklus (CNO-Zyklus)

Ein Proton hat eine Masse von 1,007276 u, ein Neutron von 1,008665 u. Zusammen haben also zwei Protonen und zwei Neutronen im nicht gebundenen Zustand eine Masse von 4,031882 u. Ein Heliumkern besteht aus je zwei gebundenen Protonen und Neutronen und hat nur eine Atommasse von 4,002602 u; es fehlen 0,029280 u, also etwa 0,73 % der Masse. Diese als Massendefekt bezeichnete Massendifferenz wird bei der Fusion als Energie frei; pro Gramm entstandenem Helium sind dies 657.461.112.381,746 J (kurz: 6,5746·1011 J). Diese Energie entspricht der Kernbindungsenergie der Kernbausteine (Nukleonen) und berechnet sich aus der Einsteinschen Beziehung E = mc^2.

Aber da Einstein ja ein Plagiator, Lügner, Nichtskönner und Versager ist, kann das alles nicht stimmen und die Sterne existieren garnicht, kann man nix machen.

Und wer hat das Ganze wie gemessen?

In welcher Form wird die freigewordene Energie abgegeben?

1. Frau Krause aus Paderborn, mit einer geeichten Balkenwaage vom Markt
2. Na in der, die dir einen Sonnenbrand verpasst bzw. die Sonnenkollektoren betreibt
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Re: Zwei Atome > ein Molkül

Beitragvon fallili » Di 29. Apr 2014, 15:36

Hurra, endlich habe ich meine erstes Mitglied gefunden, dessen Beiträge ich ohne was zu versäumen auf ignorieren stellen kann.
Klappt prima!
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Re: Zwei Atome > ein Molkül

Beitragvon McDaniel-77 » Di 29. Apr 2014, 16:02

Hi Kurt,

fallili hat es relativ gut rübergebracht finde ich. Da ein Wasserstoff aus zwei Elementarladungen besteht, welche sich gegenseitig anziehen kann es auch noch mir zwei Wasserstoffatomen zur wechselseitigen Anziehung kommen.

Die anziehende Wirkung des Protons auf das Elektron ist nicht nur auf das eigene Elektron beschränkt. Nach diesem Prinzip der elektromagnetischen Influenz und Induktion verbinden sich Atome zu Molekülen und Atome oder Moleküle zu makroskopischen Körpern. Weiter kommt es zur sog. Gravitation zwischen makroskopischen Körpern, da die Summe aller Elementarladungen innerhalb eines Körpers eben nicht null ergibt.

Wenn zwei einzelne Wasserstoffatome sich begegnen, werden sie sich immer anziehen, da es keine fremden Kräfte in diesem Gedankenexperiment gibt. Im Mittel überwiegt die Anziehungskraft (Elektronen sind aus ungeklärten Gründen beweglicher als Protonen) und es bildet sich ein Molekül, welches den dynamischen Gleichgewichtszustand zwischen den beteiligten Elementarladungen in seiner Form widerspiegelt.

Grüße

McDaniel-77
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Re: Zwei Atome > ein Molkül

Beitragvon fallili » Di 29. Apr 2014, 17:04

@McDaniel
auch schön bemerkt, dass es ein dynamischer Gleichgewichtszustand ist.

Man kann ja ausgehend von meinem Beispiel fragen, warum sich da ein ganz bestimmter Abstand zwischen den beiden Protonen im Wasserstoffmolekül einstellt. Da halten sich dann die abstoßenden Kräfte der beiden Protonen und die gesamten summierten anziehenden Kräfte der Elektronen/Protonen-Kombinationen im Gleichgewicht.

Was ich faszinierend finde ist, das man mit so einem einfachem Modell (und mehr ist es ja nicht) von 2 schweren positiven Protonen und 2 leichten "herumschwirrenden" Elektronen durch simple Berücksichtigung der anziehenden/abstoßenden Kräfte ein Ergebnis ausrechnen kann, das dann mit dem experimentell ermittelten Abstand der Protonen im Wasserstoffmolekül auch wirklich übereinstimmt.
Über Energien hab ich gar nix gesagt - aber auch da passt alles zusammen und man errechnet das niedrigste Energieniveau auch bei dem bekannten Abstand.
( Alles natürlich hier sehr simpel dargestellt von mir)

Also so ganz falsch kann unser physikalisches Weltbild nicht sein ;)
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