Wieso sind zwei H Atome oder 2 N Atome, also im zweiatomigen Zustand beide gasförmig? Ist das auch so, wenn sie einatomig vorliegen? Wenn nicht, warum nicht?
3 Antworten
Wasserstoff und Stickstoff sind Gase, die auf Teilchenebene molekular vorliegen. Wenn beide keine Moleküle bilden würden, wäre der entsprechende Stoff auch gasförmig, allerdings reagieren die Atome schneller miteinander, als du schauen kannst. Radikale (einzelne Wasserstoff- bzw. Stickstoffatome) sind extrem reaktiv.
H2 und N2 sind ja nicht jeweils "zwei Atome", sondern das sind Moleküle, die aus je 2 Atomen bestehen.
Der Aggregatzustand eines Stoffes hängt davon ab, wie sehr die Moleküle aneinander halten. Man spricht von zwischenmolekularen Kräften. Je stärker die sind, desto fester ist ein Stoff, d.h. desto höher sind Schmelz- und Siedepunkt. Und wenn die zwischenmolekularen Kräfte schwächer sind, sind Schmelz- und Siedepunkt niedriger.
Wasserstoff und Stickstoff (welche als reine Elementarstoffe eben in zweiatomigen Molekülen existieren) haben fast gar keine zwischenmolekularen Kräfte, deshalb sind Schmelzpunkt und Siedepunkt sehr niedrig. Deshalb sind sie unter normalen Bedingungen gasförmig.
Ein Gegenbeispiel wäre z.B. eine Colaflasche aus PET: Dieser Kunststoff wird auch nur von zwischenmolekularen Kräften zusammengehalten, aber diese Kräfte sind halt so stark, dass der Stoff erst über 200 °C schmilzt.
Ist das auch so, wenn sie einatomig vorliegen?
Du kannst davon ausgehen, dass "in freier Wildbahn" keine einzelnen Wasserstoff- und Stickstoffatome vorkommen. Selbst wenn man kurzzeitig mal welche erzeugen würde, würden die so schnell mit dem erstbesten anderen Stoff reagieren und sich zu Molekülen verbinden, dass sie quasi nie existiert haben. Für den Chemieunterricht in der Schule kann man sagen, es gibt sie nicht.
Das gilt so übrigens für fast alle Atome. Nur die Edelgase sind einzelne Atome.
Die Atome gehen eine Verbindung ein, bei der nach außen außer den Van-der-Walls'schen Kräften keine weiteren Bindungen existieren (wie etwa Wasserstoff-Brückenbindungen beim Wasser). Einatomiger Wasserstoff ist durchaus bekannt. Er ist gasförmig, aber er existiert nur für wenige Zehntelsekunden. Ähnliches gilt für Stickstoff.