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Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

hier kann man Fragen zur physikalischen Chemie stellen

Moderator: Chemiestudent.de Team

Sprit

Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Sprit »

Sprit hat geschrieben: 14.02. 2023 17:55 Also mal als Beispiel: Ich habe ein Vakuum System, dort stecke ich nun 1xNa(s) und 1xCl2(s) hinein.
1xNa(s) und 1xCl2(g) natürlich.
Nobby
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Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Nobby »

Wenn schon 1 Na(s) und 0,5 Cl2(g) :D

Das Wasserbeispiel musst Du anders sehen das beschreibt den endothermen Vorgang in Anführungszeichen, 1 Glas getrunken und 1/2 Glas wieder ausgeschieden bedeutet das andere halbe Glas ist im Stoffwechsel untergegangen oder wurde ausgeschwitzt. Also Verlust.
Den Aktivierungsberg rauf aber nur bis zur Hälfte wieder runter.

Beim exothermic Vorgang würde man ein Glas trinken, aber am Ende sagen wir zwei Gläser ausscheiden, die aus den chemischen Reaktionen mit der Nahrung herkommen. Also haben wir 1 Glas unter dem Strich gewonnen. Hier den Aktivierungsberg rauf und den doppelten Weg runter ins Tal.

Ja man muss 1143 kJ/mol erst mal reinstecken um am Ende 411 kJ/ mol rauszubekommen.

Anderes Beispiel mittels Photovoltaik wird ein Elektromotor betrieben, der eine Wasserpumpe antreibt und Wasser aus einem See auf ein Resevoir auf einen Berg hochpumpt. Das ist die Aktivierung oder auch der Speicher. In der Nacht, wo keine Sonne scheint lässt man das Wasser den Berg wieder herunterlaufen und treibt einen Generator ( kann auch der Motor bei bestimmter Beschaltung sein) an, der Strom erzeugt. Jetzt hängt es unabhängig von den Wirkungsgraden der Geräte ab, hat man am Tag mehr Wasser als nötig hoch gepumpt, das wäre dann der Gewinn, sollte es weniger sein und das Resevoir vor Sonnenaufgang leer sein, dann hat man Verlust.

Man könnte jetzt mathematisch die kJ in kWs oder kWh darstellen.
Sprit

Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Sprit »

Nobby hat geschrieben: 14.02. 2023 18:34 Ja man muss 1143 kJ/mol erst mal reinstecken um am Ende 411 kJ/ mol rauszubekommen.
Du meintest jetzt sicherlich 732kJ/mol rein und 1143kJ/mol raus?
Sprit

Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Sprit »

Oder hat diese aufsummierung bloß Bedeutung wenn man ein System von mehrerer Na's und Cl's betrachtet? Sozusagen durch die "Kettenreaktion"?
Nobby
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Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Nobby »

Du meintest jetzt sicherlich 732kJ/mol rein und 1143kJ/mol raus?
Ja richtig.

Nein mit Kettenreaktion hat das nichts zutun.
Das gilt allgemein. Man summiert für jeden Teilprozess die Energien auf und schaut am Ende was raus kommt. Ist es mehr als man reingesteckt hat ist es exotherm im anderen Fall endotherm.

Ich weis echt nicht wo der Knoten bei Dir ist.
Sprit

Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Sprit »

Der Knoten liegt letztendlich darinnen das ich mit Formulierungen wie "wir bekommen 411kJ/mol" raus nicht einverstanden bin, denn das ist nicht das was wir rausbekommen, sondern die Nettomenge wenn man die gesamte Zeitspanne betrachtet. Genauso unsinnig finde ich Argumente wie "zwar müssen wir beim born-habert-zyklus am Anfang einiges reinstecken... Doch durch die freiwerdene Gitterenergie wird das alles mehr als abgedeckt" nein, die Gitterenergie kann doch nicht vorherige Prozesse abdecken die schon vor dem Freiwerden abgelaufen sind.

Das einzig sinnvolle was ich mir vorstellen kann ist das dass System in mol größen betrachtet wird, so deckt die freiwerdene Gitterenergie der aller ersten Reaktion (in die man ja noch selber anfangs Energie reinstecken müsste) tatsächlich die Energie der nächsten Reaktion ab und durch diesen Verbrauch bleibt am Ende tatsächlich rechnerisch 411kJ/mol als abgegebene Wärme übrig makroskopisch betrachtet.
Nobby
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Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Nobby »

Der Knoten liegt letztendlich darinnen das ich mit Formulierungen wie "wir bekommen 411kJ/mol" raus nicht einverstanden bin, denn das ist nicht das was wir rausbekommen, sondern die Nettomenge wenn man die gesamte Zeitspanne betrachtet. Genauso unsinnig finde ich Argumente wie "zwar müssen wir beim born-habert-zyklus am Anfang einiges reinstecken... Doch durch die freiwerdene Gitterenergie wird das alles mehr als abgedeckt" nein, die Gitterenergie kann doch nicht vorherige Prozesse abdecken die schon vor dem Freiwerden abgelaufen sind.
Da stehst Du dann alleine da
Das einzig sinnvolle was ich mir vorstellen kann ist das dass System in mol größen betrachtet wird, so deckt die freiwerdene Gitterenergie der aller ersten Reaktion (in die man ja noch selber anfangs Energie reinstecken müsste) tatsächlich die Energie der nächsten Reaktion ab und durch diesen Verbrauch bleibt am Ende tatsächlich rechnerisch 411kJ/mol als abgegebene Wärme übrig makroskopisch betrachtet
Die Einheit ist kJ/mol. Der Prozess kann aber auch auf die Bildung eines Moleküls runtergebrochen werden und da die Energien dann gering sind in eV angegeben werden. 1 mol sind 6,023 x 10^23 Teilchen.

Da kommt dann das gleiche raus.
Sprit

Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Sprit »

Nobby hat geschrieben: 14.02. 2023 19:51 Da stehst Du dann alleine da
Ich merke es irgendwie, doch würde ich gerne wissen warum meine Sicht unsinnig erscheint. Was bedeutet denn "abdecken" oder "überkompensieren" für dich?
Sprit

Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Sprit »

(Sorry falls ich damit ein wenig zu stark strapaziere, doch bin ich momentan darauf ein wenig emotional hyperfixiert) eine große Diskussion habe ich mit dieser Frage auf Reddit angefangen (Englisch) und 38 beinahe verschiedene Antworten bekommen: https://www.reddit.com/r/chemistry/comm ... are_button
Nobby
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Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Nobby »

In dem reddit link wird im wesentliche das gleiche ausgesagt, ich sehe da kein Widerspruch.
Was bedeutet denn "abdecken" oder "überkompensieren" für dich?
Abdecken ist etwas über was anderes drüberlegen oder kompensieren, im Englischen to cover. Es kann auch bedeuten die Ziegel vom Dach nehmen.

Überkompensieren ist mehr als nur über was drüberlegen. Es ist wie bei den Energien. Es werden 1 kWh reingesteckt und es kommen 1,5 kWh raus. Also 0,5 kWh sind überkompensiert worden. Die Überkompensation ist ein Ausgleich (Kompensation), der höher ist als die Differenz zum Normalzustand und somit „übers Ziel hinausschießt“.
Sprit

Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Sprit »

Danke! Ich glaube mein Problem hat sich ein wenig entschärft ;) doch hätte ich noch eine letzte Frage:
Weshalb liegt die Aktivierungsenergie für Na(g) + Cl(g) bei einem experimentellen Wert von ca. 0,44eV bis 0,52eV anstatt bei 5,14eV?

Ich habe gerade mal folgende Werte verglichen: Um Na(g) zu ionisieren braucht es 5,14eV. Das ist bei dieser Reaktion auch der einzige Schritt der Energie benötigt, die darauf folgende Elektronenaufnahme von Cl(g) ist exotherm. Ausgehend davon sollte die Energiebarriere bei ca. 5,14eV liegen (wie wir ja jetzt öfters festgehalten haben).

Das wollte ich jetzt mal überprüfen und habe nach experimentellen Werten geschaut und gefunden!

https://journals.aps.org/pr/abstract/10 ... 500%C2%B0K.

Bild
[A. Halperin, A. Phys. J., 1959, 117, 416, doi:10.1103/PhysRev.117.416]

Ideen woher diese doch recht große Differenz kommen kann?
Nobby
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Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Nobby »

Keine Ahnung wo die Werte herkommen.
Zumindest wenn ich den Wert aus dem Link für den betrachten Prozess ,die 502 kJ/mol in eV pro Teilchen umrechne, kommen mit

502 kJ/6,023*10^23 = 8,335 *10^-22kJ/Teilchen

Und mit 1 eV = 1,602 * 10 ^-22 kJ
5,2 eV raus.

Könnte es sein das es anstatt 0,52 eV 5,2 eV sein müssen, ein Faktor 10?
Sprit

Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Sprit »

Nicht das ich wüsste :/ hier mal ein Link zum ganzen paper über eine Schattenbibliothek: https://sci-hub.hkvisa.net/10.1103/physrev.117.416
Nobby
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Re: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

Beitrag von Nobby »

Also wenn ich das Intro lese hat man in dem Experiment fertige NaCl oder KCl Kristalle von Temperaturen flüssiger Luft bis 600 K erwärmt und dann das Glühen genannt Glow Peak aufgezeichnet. Was das jetzt mit der Reaktion Na + 0.5 Cl2 => NaCl zu tun hat entzieht sich meiner Kenntnis. Das Produkt NaCl ist ja schon fertig. Welche Aktivierungsenergien da ermittelt wurden weiß ich auch nicht.
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