Einfache chemische Reaktion. Wieso C alleine ohne C2?
Hallo.
Die Reaktion ist total einfach:
Unausgeglichen: C + O² --> CO
Ausgeglichen: 2 C + O² --> 2 CO
Meine Frage: Kohlenstoff ist doch ein Nichtmetall. Müsste er also nicht wie auch Sauerstoff eine Atombindung eingehen, da kein Element alleine "sein" kann? Müsste es nicht also eigentlich C² sein, da er nicht alleine vorkommen dürfte (da nichtmetall -> Atombindung) ?
5 Antworten
Ein paar (richtige) Antworten hast Du ja schon, ich schließe daran an.
Kohlenstoff kann sehr wohl als C₂ vorkommen — nämlich als Gas. Dazu braucht es allerdings knapp 5000°C, kommt also im Alltag nicht soooo oft vor. (Für Experten: C₂ hat eine Doppelbindung aus zwei π-Bindungen ohne σ-Komponente).
Bei zivilen Temperaturen (<3500°C) liegt Kohlenstoff als Festkörper vor, und zwar entweder als Diamant oder Graphit (oder was Exotischeres, was in der Schule hoffentlich nicht vorkommt). In beiden sind die C-Atome an ihre Nachbarn gebunden und die wiederum an ihre Nachbarn etc; die Bindungen reichen also immer weiter, und es werden keine Moleküle gebildet. Sowas nennt man in „kovalentes Gitter“ oder „Atomgitter“.
Es gibt eine Handvoll Elemente, die immer als Atom vorkommen, nämlich die Edelgase He, Ne, Ar, Kr, Xe, und Rn. Andere kommen als Gase aus zweiatomigen Molekülen vor (H₂, N₂, O₂, und die Halogene F₂, Cl₂, Br₂ und I₂ [letztere beide sind keine Gase aber sehr flüchtig]), und man schreibt sie in Reaktionsgleichungen immer so an. Sauerstoff kann auch als Ozon O₃ vorkommen, aber das bildet sich nur ganz selten bei chemischen Reaktionen, gelegentlich setzt man es aber als Edukt ein.
Es gibt noch ein paar weitere chemische Elemente, die bei Raumtemperatur als Molekül vorliegen, z.B. Schwefel S₈ und weißer Phosphor P₄ (andere Phosphorformen haben Atomgitter). Das schreibt man aber in Reaktionsgleichungen eher nicht an, aus welchem Grund auch immer.
Kompakt beschrieben: Die 8 Valenzelektronen gehen in die tiefsten MOs, die Konfiguration ist folglich 2sσ² 2sσ*² 2pπ⁴ … und das gibt eben eine klare Doppelbindung aus zwei π-Bindungen.
Bei diesen leichteren Atomen liegt ja bekanntlich das 2pπ unter dem 2pσ, wegen der Mischung zwischen 2sσ (wird stabilisiert) und 2pσ (wird destabilisiert). Und das hochgeschobene 2pσ bleibt leer, weil nicht genug Elektronen da sind.
C2 wäre ohnehin nicht möglich, da C vierwertig ist, es würde also Ketten bzw. wabenförmige Gitterstrukturen bilden, wie z.B. in Diamant. Aber diese Gitterstrukturen bestehen dann quasi aus so vielen C Atomen, dass man nicht einfach Cx oder C4x schreiben kann, sondern man schreibt nur C. Und nat. können Atome von Elementen (der Nichtmetalle) auch "alleine" auftreten, z.B. bei den Edelgasen. Das man bei der Reaktion C + O2 ---> CO2 (oder wie bei dir 2C + O2 ---> 2 CO) nur C links schreibt muss so sein, da die Gleichung ja stöchiometrisch stimmen muss rechts wie links.
Sicherlich geht auch Kohlenstoff untereinander und mit anderen Nichtmetallen Atombindungen ein.
Nur sind es eben 4 davon!
Und eine Vierfachbindung gibt es nicht (fürs erste für dich).
Also bindet sich jedes C-Atom mit mehreren anderen C-Atomen.
Im Graphit sind das 3 mit jeweils einer 1⅓-Bindung (must du auch noch nicht verstehen.
Es bilden sich Schichten, die sich stapeln, deswegen ist Graphit weich.
Im Diamanten sind das 4 jeweils mit einer 1fach-Bindung.
Es bildet sich ein unentliches räumliches Gitter.
Deswegen ist der Diamant so hart.
Nun ja, wenn immer unendlich viele C-Atome eine Einheit bilden, macht es eben keinen Sinn, irgendwelche Einheiten zu erfinden.
Man schreibt einfach C.
Bei Metallen und Salzen ist es genau so, auch da liegen unendliche Gitter vor, nur eben mit Metall- bzw. Ionenbindung.
Nur wenn wirkliche Einheiten (für dich Moleküle) existieren, sollte man die auch so schreiben.
Gar so viele sind das bei den Elementen ja nicht.
Bei den Verbindungen natürlich schon.
Aber es gibt natürlich auch Verbindungen mit unendlichen Atomgittern. Dann schreibt man auch nur die Formel auf.
Nur Elemente im "Honclbrif" kommen zu zweit vor also Wasserstoff (H); Sauerstoff (O); Stickstoff (N); Chlor (CL); Brom (Br); Iod (I) und Fluor (F)
Das mit den Molekülformen der Elemente gilt nur für Gase....
Sicher? Also alle Nichtmetalle die keine Gase sind kommen alleine auch vor?
Ja, sicher....leg mal ne Tiefkühlpizza bei 250 Grad 3 Stunden in den Ofen, dann hast du fast elementaren Kohlenstoff...
Mal abgesehen von Brom, Jod weißem Phosphor/Arsen, Schwefel und rotem Selen.
Heißt das, dass hier C im "Grundzustand" der Ausgangspunkt ist, also 2s²2p²?
Der ist mir bislang eher aus Büchern bekannt. Und mein letzter Urlaub in einer Gaswolke ist schon etwas her.
Aber man lernt ja nie aus.