Kurze Fragen - Kurze Antworten
Aus dem E-Mail-Korb von Professor Blume

E-Mail-Gruppe 390
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2106
F1: Wenn in der Chemie die Rede von Wasserstoff ist, was ist dann grundsätzlich gemeint, das Atom oder das Molekül? Oder ist es nötig, das vorher zu erwähnen?

Mir geht es um die Fragestellung: 1 Mol entspricht wie viel Gramm Wasserstoff? Mein Lehrer behauptet, in der Chemie wäre grundsätzlich das Wasserstoffatom gemeint, wenn von Wasserstoff die Rede ist. Ich bin der Meinung, wenn ich eine Masse von 1 oder 2 oder mehreren g Wasserstoff habe, dann habe ich doch auf jeden Fall Wasserstoffmoleküle, also H2, oder? Auch in Reaktionsgleichungen darf ich ja nie H alleine schreiben, wenn ich Wasserstoff meine, sondern muss H2 verwenden.
Für eine Klärung wäre ich ihnen sehr dankbar.
Annika (8. Klasse)


A1: Gute Frage! Dein Chemielehrer hat aber Recht. Man bezieht die Molmasse von Elementen grundsätzlich auf ein Atom. 1 Mol Wasserstoff entspricht somit 1 g.

Hier sind andere Beispiele dafür, dass es sinnvoll ist, die Molmasse auf ein Atom zu beziehen:
- Schwefel tritt im festen, kristallinen Zustand als S8 auf. Seine Molmasse ist dennoch 32 g/mol, also gleich der Atommasse.
- Phosphor ist im allgemeinen P4, seine Molmasse ist dennoch nur 31.
- Graphit oder Diamant bilden sogar unendlich große Moleküle aus Kohlenstoffatomen. Die Molmasse ist trotzdem nur 12.

Schau mal in Tabellen oder Tafeln oder auf das PSE (Periodensystem der Elemente).

Natürlich wird das nicht so streng durchgehalten. Für Anfänger klingt das alles noch komplizierter: Wenn du in der Chemie mit Mol Wasserstoff arbeitest, musst du wissen, ob ein Mol Wasserstoffgas (H2) gemeint ist (Molmasse 2, also 2 g) oder ob du ein Mol Wasserstoff einwiegen sollst - dann wäre die Masse eines Atoms (H, also 1 g) gemeint.

Beispiel: Bei der Knallgas-Reaktion reagiert ein Mol Sauerstoffgas mit zwei Mol Wasserstoffgas.

O2 + 2 H2 ———> 2 H2O

Zur Mischungsberechnung nimmst du normalerweise die Atommassen:

2 • 16 g O2 + 4 • 1 g H2 und erhältst 2 • 18 g Wasser.

Du könntest aber auch gleich die Massen der Moleküle nehmen:

32 g O2 + 2 • 2 g H2


F2: Ganz herzlichen Dank für die schnelle und für mich sehr gut verständliche Antwort.


2107
F: Ich bin 61 Jahre alt. Als ich noch zur Schule ging, haben mich die Flugzeuge und ihre Kondensstreifen fasziniert. Die Faszination hat mich bis heute nicht losgelassen. Jedoch habe ich damals keine Kondensstreifen beobachtet, aus denen sich Schleierwolken.gebildet haben, wie es gegenwärtig der Fall ist. Diese Schleierwolken bleiben sogar mehrere Stunden erhalten, oder aus ihnen bilden sich großflächige Wolken. In sehr seltenen Fällen blieben sie etwas länger, aber nie gab es Schleierwolken. Heute ist es umgekehrt. Außerdem sind die Kondensstreifen ab und zu unterbrochen.


A: Ich bin etwas älter als Sie. Meine ersten Erinnerungen an Kondensstreifen beruhen auf den Strömen von hochfliegenden silberglänzenden Bombenflugzeugen, die gegen Kriegsende über meine Heimatstadt flogen - auf dem Wege zum Bombardement von Hannover, Kassel (usw.).

Zurück zu Ihrer Mail: Zunächst einmal sei angemerkt, dass Kondensstreifen und Schleierwolken aus Eiskristallen bestehen. Das Wasser dazu stammt nicht aus den Abgasen der Flugzeuge, sondern aus dem Wasserdampf der Atmosphäre. Kondensstreifen entstehen, weil die Abgase Kondensations- und Kristallisationskeime für den Wasserdampf der Atmosphäre freisetzen - wie z. B. Rußpartikel und Schwefelsäuretröpfchen. Hier berichten wir darüber.

Für die gegenwärtige, offensichtliche Zunahme an Kondensstreifen kann es verschiedene Gründe geben:

1. Der Flugverkehr hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Außerdem fliegen die Flugzeuge heute deutlich höher als noch vor ein paar Jahren.
2. Es gibt heute wesentlich mehr Düsenjets als früher. Das bedeutet Umstellung von Benzin auf Kerosin. Letzteres enthält mehr Schwefelverbindungen als das klassische Flugbenzin. Die Abgase sind deshalb angereichert mit Rußpartikeln und Schwefelsäuretröpfchen, die wie gesagt als ganz effektive Kondensationskeime für die Bildung von Wassertröpfchen bzw. Eiskristallen dienen.
3. Während ihres Entstehens sammeln Kondensstreifen den Wasserdampf aus ihrer Umgebung ein; sie saugen ihn quasi an. Wenn sich die Wetterlage ändert, resultieren dabei regelrechte, langgestreckte (Cirrus-)Wolken. Deren Zunahme liegt daran, dass sich in letzter Zeit das Klima derart geändert, dass die Atmosphäre aufgrund der globalen Erwärmung wasserdampfhaltiger geworden ist.

Zur letzten Frage: Dass die Kondensstreifen ab und zu unterbrochen sind, liegt daran, dass die atmosphärische Schichtung instabiler geworden ist.


2108
F: Mein Name ist (…), ich bin Künstlerin und suche gerade dringend nach Antworten zu einer Arbeit, die ich gerade vorbereite. Ich bin auf Ihre Internetseite gestoßen und dachte, ich schreibe Ihnen, denn vielleicht können Sie mir weiterhelfen.
Ich würde gerne eine Orchidee in Formalin einlegen. Glasgefäß, Formalin usw. habe ich schon parat. Jedoch will ich der Blume vorher die Farbe entziehen, sie soll also komplett farblos (weiß, gelblich?) werden. Nun habe ich auf Rat einer Biologin die Blume zuerst in Isopropanol, dann in Spiritus eingelegt, seit mehreren Tagen. Der Spiritus hat sich dunkel gefärbt und die Pflanze scheint einwenig heller geworden zu sein, jedoch kaum merklich.
Nun meine Frage: Gibt es einen Weg der Blume die Farbe effektiver/schneller zu entziehen??
Ich würde mich wirklich sehr über eine Antwort freuen und hoffe, dass Sie mir weiterhelfen können.


A: Mit Alkoholen allein wird das kaum gehen, denn die sollen den Blütenfarbstoff herauslösen. Der liegt aber gut verpackt in den Zellen. Chemiker machen es mit einer Mischung von Methanol und Salzsäure - das führt aber zur Zerstörung der Blüte.

Das klassische Mittel zum nachhaltigen Entfärben von Blumen unter Erhalt ihrer Form ist Schwefeldioxid, weil das - nach Lösen und Reaktion mit Wasser - in die Zellen eindringen kann. Dort kommt es zur Reduktion des Farbstoffs zu einer farblosen Form. Zumindest gilt das für rote Rosen. Schwefeldioxid kann man durch Verbrennen von Schwefel in einem locker verschlossenen Glasgefäß herstellen. Man legt die feuchte Blüte in das Glas hinein, verschließt es wieder und muss nun warten.

Schwefeldioxid gibt es auch quasi gelöst in Form von Natriumdisulfit Na2S2O5 (auch Na2SO3 • SO2 geschrieben). Stellen Sie davon eine konzentrierte Lösung her und baden Sie die Blüte darin. Zuvor müssen Sie die Blüte entfetten, indem Sie sie mit Alkohol sowie Pril-Wasser abspülen. Zur Entfärbungsreaktion: Sie müssen selbst herausfinden, wie lange das dauert.


2109
F: Mich erstaunt, dass Elemente wie Kohlenstoff und Blei laut Periodensystem der chemischen Elemente zur gleichen Hauptgruppe gehören.


A: Das ist richtig. Es handelt sich bei Ihrem Beispiel um die so genannte Kohlenstoffgruppe: Kohlenstoff (C) - Silicium (Si) - Germanium (Ge) - Zinn (Sn) - Blei (Pb) - Ununquadrium (Uuq)

Zur Erklärung schauen Sie einmal ins Periodensystem (PSE). In unserem PSE sind die Symbole der Metalle blau, die der Halbmetalle gelb und die der Nichtmetalle grün.

Man kann die Beantwortung Ihrer Frage am ehesten an der elektrischen Leitfähigkeit und am metallischen Glanz festmachen. Nichtmetalle leiten den Strom nicht, Metalle dagegen sehr stark. Metalle zeigen einen besonders starken Glanz („metallischer Glanz“).

Der metallische Charakter der Elemente nimmt in einer Hauptgruppe von oben nach unten zu, weil die Atome und damit die aus Elektronen bestehenden Atomhüllen immer größer werden. Das führt dazu, dass die Atome zunehmend leichter ihre Elektronen abgeben können, die dann im Kristallgitter herumvagabundieren. Daraus resultiert z. B. die für Metalle typische hohe elektrische Leitfähigkeit, aber auch der metallische Glanz.

Zwischen Nichtmetallen und Metallen befinden sich die Halbmetalle, in diesem Fall Silicium (und in geringerem Umfang Germanium). Sie sind vor allem wichtig für Halbleitertechnologien.

In keiner Gruppe ist der Unterschied zwischen Metall und Nichtmetall so ausgeprägt wie in der Kohlenstoffgruppe. Das liegt daran, dass in dieser Gruppe die diagonale Trennlinie (gelb) zwischen Nichtmetallen und Metall mittig verläuft.

Eine Ausnahme bildet der Graphit, eine metallisch glänzende und elektrisch leitende Modifikation des Nichtmetalls Kohlenstoffs. Aufgrund seines Aufbaus („planar ungesättigt“) verfügt er ebenfalls über viele leicht verschiebbare Elektronen.


2110
F1: Im Chemieunterricht in der gymnasialen Oberstufe bin ich mit meinem Kurs bei der Behandlung der Silberoxid-Zink-Knopfzelle auf folgende Frage gestoßen: Wieso beträgt die Spannung dieser Batterie ca. 1,5 V?
Im ersten Anlauf kamen wir mit den Standard-Potentialen zu dem Ergebnis:

E° (Ag/Ag+) = 0,8 V
E° (Zn/Zn2+) = -0,76 V
Δ E° = 1,56 V

Uns stellt sich nun aber die Frage, warum man nicht das Potential für die Reaktion

Ag2O + H2O + 2 e- ———> 2 Ag + 2 OH-

verwenden muss. Dieses beträgt nur 0,34 V. Damit würde man eine Spannung von nur 1,1 V erhalten.


A1: Silberoxid bzw. -hydroxid, das sich in Kalilauge (aOH = 1 mol/l) befindet, hat (wie Sie schreiben) das Standardpotential +0,34 V.
Für das Zink haben Sie jedoch mit dem Wert -0,76 V fälschlicherweise das Standardpotential in saurer Lösung (aH3O = 1 mol/l) genommen. Richtig ist für Zink in alkalischer Lösung (aOH = 1 mol/l) E° = -1,285 V.
Die Differenz fürs Gesamtpotential der Batterie beträgt dann erwartungsgemäß etwa 1,5 V.


F2: Wo kann man solche Informationen nachlesen? In Schulbüchern sind die Informationen zu den Batterien meist nur sehr knapp.


A2: Da gibt es verschiedene Lehrbücher, so z. B. A. F. Holleman, E. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Walter de Gruyter, Berlin, New York. Vielleicht hat Ihr Lehrer ein Exemplar, dass er Ihnen ausleihen kann.

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Letzte Überarbeitung: 20. November 2014, Dagmar Wiechoczek