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F: Wir sprechen im Chemieunterricht (11. Klasse) momentan über Van-der-Waals-Bindungen. Dabei haben wir festgehalten, dass am Beispiel von den Alkanen, auch für die Schmelzpunkte gilt, dass die Van-der-Waals-Bindungen zwischen den Molekülen gelöst werden müssen. Und je länger die C-Kette, desto größer sind die Van-der Waals-Bindungen. Das wurde uns bestätigt durch die ansteigenden Schmelztemperaturen von Propan zu Butan, von Butan zu Petan usw... Ganz aus der Reihe vielen da aber die Schmelztemperaturen von Methan -182,5°C und Ethan -182,76°C, die steigend sind, ebenso so wie sich dann zu Propan mit -187,7°C steigend verhalten.(Zahlenangaben varierend aber immer mit gleicher Tendenz gefunden).
Wir konnten uns nun aber diese Ausnahme(?) nicht erklären.

A: Hier sind zunächst die Schmelzpunkte:

Methan	-182,6 °C
Ethan	-172,0
Propan	-187,1
n-Butan	-135,0
n-Pentan	-129,7

Von hier ab ist scheinbare Regelmäßigkeit, aber keine lineare Kontinuität zu erkennen. Wenn du in einem Diagramm die Molekularmasse gegen Schmelztemperatur aufmalst, wirst du sehen, dass das nicht linear verläuft, sondern zickzack-artig.

Grund: Der Schmelzpunkt hängt von der Struktur der Kristalle ab, die aufgebaut werden. Zur Kristallbildung muss man vor allem die Molmasse der Bausteine in Betracht ziehen. Dazu kommt als wesentlicher Faktor auch die Form der Bausteine, also ihre sterischen Eigenschaften.
Die kugeligen Methanmoleküle finden sehr schnell Partner zur Kristallbildung. Kugel ordnet sich an Kugel.
Längerkettige Moleküle müssen eine große Kontaktfläche à la van-der-Waals finden. Denn van-der-Waals-Bindungen sind ausgesprochene Nahordnungskräfte. Bei den geradzahligen CH erfolgt die Kristallisation besser, weil sich das aufgrund der Kristallsymmetrie anbietet. Du kannst dir die Modelle selbst zeichnen.

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F: Folgende Frage beschäftigt mich:
Aus Tabellen sind für die Redoxpaare S/S2- und Cu/Cu2+ folgende U°-Werte zu entnehmen: U°(S/S2-): -0,5 V und U°(Cu/Cu2+): +0,34V !
Wenn das so wäre, dann dürfte Kupfer Schwefel nicht reduzieren können!, d.h. mit Schwefel nicht zu Kupfersulfid reagieren können, oder mache ich einen Denkfehler?

A: Ihre Reaktion ist S + Cu ———> S^2- + Cu²⁺

Die Tabelle mit den Standardpotentialen bezieht sich auf Messanordnungen, bei denen die Elektrode des Elements in eine 1-molare Lösung der am Redoxgleichgewicht beteiligten Ionen getaucht wird, also eine Kupferelektrode in eine Kupfersulfatlösung.
Sie bezieht sich nicht auf eine Reaktion zwischen den Elementen. Dennoch weist das negative Potential Schwefel als Elektronenquelle, also als Reduktionsmittel aus, während Kupfer mit seinem positiven Potential Elektronen aufnimmt, also als Oxidationsmittel wirkt. In einem entsprechend konstruierten galvanischen Element wäre ein Elektronenfluss garantiert. So etwas gibt es: Sehen Sie in unseren Webseiten zur Elektrochemie: Natrium/Schwefel-Akku.

In Ihrem Fall sollten Sie aber eher mit Elektronegativitäten operieren; EN(S) = 2,5 und EN(Cu) = 1,90. Dann können Sie die Reaktion zumindest unter diesem Aspekt erklären.

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F: Ich habe mit Interesse die Versuchsbeschreibung zum elektrolytischen Verkupfern von Münzen gelesen. Darin schlagen sie die Verwendung von Kupfersulfatlösung vor, die mit Schwefelsäure angesäuert werden soll. Da die Lösung ohnehin schon reichlich Sulfationen enthält, gehe ich davon aus, dass lediglich der pH-Wert gesenkt werden soll. Welche Vorteile bringt das für das Verkupfern?
Herzlichen Dank für Ihre Mühen und ihr hervorragendes online- Angebot,

A: Die Schwefelsäure befreit vor allem die Oberfläche der zu verkupfernden Metalle von Oxiden, Sulfiden, Carbonaten und Hydroxiden (etc.).

F: Herzlichen Dank!
Dann weiß ich bescheid! Ich hätte sonst in einem ersten Arbeitsschritt die Münze gereinigt.

A: Reinigen müssen Sie die Münze trotzdem - vor allem entfetten. Ich würde die Münze auch schon vor der Elektrolyse mit Säure (vor allem mit HCl) behandeln, um das meiste an den oben erwähnten anorganischen Überzügen zu zersetzen bzw. abzulösen. Die Säure soll vor allem während der Elektrolyse helfen, durch Sauerstoff oder Ozon in der Lösung neu entstehende Oxidbeläge zu beseitigen.

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F: Wenn man Kupfer mit Schwefel oder mit Sauerstoff reagieren lässt, ist die Reaktion mit Schwefel viel deutlicher. Das kann ich mir mit Hilfe der Elektronegativitäten wirklich nicht erklären:
EN(Cu) = 1,90
EN(S) = 2,50
EN(O) = 3,50

A: Das sieht tatsächlich so aus: Mit Schwefel bildet sich unter hellem Aufglühen Kupfersulfid in quantitativem Umsatz. Mit Sauerstoff bildet sich Kupferoxid in größeren Mengen erst bei lang anhaltendem Erhitzen von Kupfer.

Sie dürfen die Elektronegativitäten nicht zum Fetisch erheben. Sie müssen auch die Reaktionsbedingungen einbeziehen und vergleichen.

Bei der Reaktion zur Bildung von Kupfersulfid haben Sie Schwefel zum Sieden gebracht. Damit hat er eine Temperatur von 445 °C. Außerdem ist seine Konzentration extrem hoch.

Jetzt vergleichen Sie das einmal mit den Bedingungen beim Erhitzen von Kupfermetall an der Luft. Zwar ist die Temperatur der Flamme des Bunsenbrenners mit über 2000 °C sehr hoch - aber die Konzentration des Sauerstoffs ist sehr gering.
Das liegt erstens daran, dass von vornherein nur 1/5 der Luft aus Sauerstoff besteht. Dazu dehnen sich Gase in der Hitze stark aus. Außerdem ist das Abgas, in das Sie das Kupfer zur Oxidation halten, schon durch die Verbrennung des Stadtgases an Sauerstoff verarmt.

Die Folge ist, dass unter den geschilderten Versuchsbedingungen kaum Sauerstoffatome Kupferatome treffen.
Hinzu kommt, dass man mit der Flamme des Brenners aufpassen muss: Schnell gerät man in ihren reduzierenden Bereich.

Stellen Sie sich vor, Sie hätten 445 °C heißen flüssigen Sauerstoff - wie da die Reaktion mit dem Kupfer ablaufen würde! Es gäbe sicherlich eine Explosion.

Denken Sie in diesem Zusammenhang daran, dass unter hohem Druck Sauerstoff bereits in der Kälte mit brennbarem Material reagiert. Deshalb darf man Gewinde von Sauerstoffflaschen nicht einfetten.

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F: Warum schmilzt der Schnee in den Alpen nicht, obwohl er intensiv von der Sonne bestrahlt wird? Gleichzeitig sonnen sich die Leute in den Ski-Orten - sogar mit freiem Oberkörper oder im Bikini!

A: Der Schnee besteht aus mehr oder weniger locker gepackten Kristallen. Dazwischen befindet sich viel Luft. Luft ist ein ausgesprochen schlechter Wärmeleiter.
Außerdem ist der Schnee sehr hell - das heißt, dass er Strahlung eher reflektiert anstatt sie zu absorbieren. Das gilt auch für die Wärmestrahlung.
Die Leute, die da sonnenbaden, absorbieren die Strahlung, weil ihre Haut und Kleidung dunkler gefärbt sind. Wenn sie sogar schwarze Klamotten tragen, wird´s ihnen vielleicht sogar unerträglich warm.

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