Chemie: Reaktionsgleichung Stickstoffdioxid und Wasser
Hallo liebe Chemiefans, ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen. Und zwar wollte ich wissen, warum die folgende Reaktionsgleichung, wo Stickstoffdioxid mit Wasser reagiert, so aufgebaut ist:
2NO2+H20 -> HNO2 + HNO3
und NICHT so: NO2+H20 -> H2NO3
Danke im voraus :)
3 Antworten
H₂NO₃ gibt es nicht, und das ist der Grund, weshalb sie sich nicht bilden will. Ich weiß, daß sich das etwas zirkulär anhört, aber letztlich ist die Chemie eine empirische Wissenschaft. Die höchste Autorität liegt bei der Natur.
Mit den üblichen Faustregeln läßt sich das gut erklären. Eine H₂NO₃ wäre ein schräges Molekül. Wenn Du dafür eine Lewis-Formel aufschreibst, dann siehst Du, daß Du keine Achterschalen bilden kannst; stattdessen mußt Du mit ungerader Elektronenanzahl kämpfen. Das Molekül ist also ein Radikal.
Hauptgruppenelemente mögen keine Radikale bilden; genau deshalb sind die Oxidationsstufen gewöhnlich in Zweierschritten gestaffelt. Stickstoff mag –III, +III und +V, Schwefel –II, +IV, +VI. Etc.
Aber jetzt wirst Du einwenden, daß NO₂ (und NO) ja genau solche Radikale sind; ClO₂ übrigens auch. Solche Ausreißer kommen bei Oxiden gewöhnlich vor, bei Sauerstoffsäuren aber nicht. Nur zweikernige Sauerstoffsäuren können ungewöhnliche Oxidationsstufen haben, z.B. Na₂S₂O₄ Natriumdithionit, aber da hast Du eine S–S-Bindung drin, und keine ungepaarten Elektronen.
Natürlich könnte eine hypothetischen H₂NO₃ als Radikal zu einer H₄N₂O₆ dimerisieren, (OH)₂N–O–N(OH)₂. Die hat eine saubere Lewis-Formel, und könnte sich doch aus 2 NO₂ und 2 H₂O bilden, oder?
Nein, tut sie nicht. Denn solche N–O–N-Elemente sind schrecklich instabil (spiel nie mit N₂O₅!). Da ist die Disproportionierung zu HNO₂ und HNO₃ energetisch günstiger. Das kann man (a) wissen, (b) nachschlagen, (c) aus der Erfahrung abschätzen oder (d) in ein paar Monaten Rechenzeit am Supercomputer berechnen. Im letzteren Fall sieht man sich dann bald im Zentrum eines Shitstorms aus Methodenkritik, denn wenn man wirklich in ein paar Monaten mit der Rechnung fertig sein will, muß man so viele Vereinfachungen vornehmen, daß das Resultat erst wieder zweifelhaft wird.
Manchmal ist Auswendiglernen die beste Option. Anders als Physik ist Chemie viel Partikulärwissen.
Um so etwas herauszubekommen, musst du schon eine Menge Chemie gelernt haben - das ist keine Anfängerfrage - wie Zoelomat ja auch schon gezeigt hat. Dazu muss man wissen, dass die Stickoxide leicht in Redoxreaktionen gehen und - eben - dass sich beim Übergang von NO2 zu HNO3 die Oxidationsstufe ändert - an das Stickstoff-Atom wird ein zusätzliches Sauerstoff-Atom gebunden - und das geht eben nicht ohne einen Redox-Partner. Aber, wie gesagt, wenn du das nicht (auswendig) gelernt hast oder im Experiment ausprobiert hast, kannst du es nicht wissen.... (bei der Reaktion von SO2 zu H2SO3 gibt es das Problem übrigens nicht, weil eines der bereits vorhandenen SAuerstoff-Atome ein H-ATom erhält - und so bleibt die Oxidationszahl von Schwefel die gleiche )
Hi Fussel91297!
Weil in der zweiten Gleichung links 3 O stehen, rechts aber 6. Und falls du entgegnest, dass du nur die 2 vorm NO2 vergessen hast, steht's immer noch 5 zu 6.
Man kann es auch anders angehen: im NO2 hat Stickstoff die Oxidationsstufe +4. Eine sogenannte Disproportionierung in +5 und +3 ist ohne weiteres Oxidationsmittel notig. Beide auf +5 zu bringen, aber nicht. Da brauchst du noch ein zusätzliches O.
Gruß, Zoelomat
Und obwohl ich inzwischen einen Pluspunkt geerntet habe, ist meine Antwort natürlich so nicht richtig. Da schlug halt die automatische Fehlerkorrektur zu. H2NO3 habe ich automatische zu 2 HNO3 übersetzt.
Sachlich hat indiachinacook ja alles gesagt.