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

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Ansicht erweitern Die letzten Beiträge des Themas: Warum bildet sich NaCl, wenn es 1,52 eV (eigentlich sogar 5.14 eV) Energie benötigt?

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

von Nobby » 14.02. 2023 23:00

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.

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

von Sprit » 14.02. 2023 22:47

Nicht das ich wüsste :/ hier mal ein Link zum ganzen paper über eine Schattenbibliothek: https://sci-hub.hkvisa.net/10.1103/physrev.117.416

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

von Nobby » 14.02. 2023 22:37

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?

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

von Sprit » 14.02. 2023 22:24

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?

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

von Nobby » 14.02. 2023 20:39

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“.

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

von Sprit » 14.02. 2023 20:05

(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

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

von Sprit » 14.02. 2023 19:55

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?

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

von Nobby » 14.02. 2023 19:51

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.

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

von Sprit » 14.02. 2023 19:32

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.

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

von Nobby » 14.02. 2023 19:18

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.

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

von Sprit » 14.02. 2023 19:07

Oder hat diese aufsummierung bloß Bedeutung wenn man ein System von mehrerer Na's und Cl's betrachtet? Sozusagen durch die "Kettenreaktion"?

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

von Sprit » 14.02. 2023 19:04

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?

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

von Nobby » 14.02. 2023 18:34

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.

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

von Sprit » 14.02. 2023 17:57

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.

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

von Sprit » 14.02. 2023 17:55

Ich habe mir gerade nochmal die verlinkte Seite angeschaut und ganz zum Schluss wird gesagt:
Bei der gesamten Reaktion zwischen festem Natrium und gasförmigem Chlor werden also 411 kJ/mol freigesetzt, damit ist die Reaktion stark exotherm.


Doch gerade diese Formulierung bereitet mir Schwierigkeiten. "Freigesetzt" werden doch eigentlich 1143 kJ/mol. Dieses Aufrechnen von Energiebeträgen die zu völlig unterschiedlichen Zeitpunkten aufgebraucht und frei werden verstehe ich nicht.

Also mal als Beispiel: Ich habe ein Vakuum System, dort stecke ich nun 1xNa(s) und 1xCl2(s) hinein. Jetzt stecke ich Energie in mein System, und zwar genau 109kJ/mol+ 502kJ/mol + 121kJ/mol = 732kJ/mol. Diese 732kJ/mol muss ich also tatsächlich am Anfang selber aufbringen, danach beobachte ich wie mir das Systen 1143kJ/mol an die Umgebung zurückgibt. Also das sind alles getrennte Vorgänge. Warum sagt man dann das 411kJ/mol freigesetzt werden? Ich kann ja auch nicht sagen ich habe ein Glas Wasser getrunken, 5 Stunden später pinkel ich die hälfte aus und habe somit nur ½ Glas Wasser getrunken - auch wenn es Quantitativ stimmt geht damit ja die Information der zeitlichen Reihenfolge verloren und spiegelt somit nicht mehr wieder was eigentlich wann passiert ist.

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