Hilfe bei chemischen Reaktionen

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7 Antworten

Hi williwasi!

Die Chemie kümmert sich nicht darum, was man theoretisch für möglich hält. Sie beschäftigt sich mit dem, was praktisch möglich ist, wenn auch vielleicht nur mit sehr viel Überredung durch unübliche/extreme Bedingungen.

Und sie kann natürlich auch das Verhalten theoretisch begründen.

Beim Natriumoxid ist das noch recht einfach. Das äußerste Elektron ist sehr locker gebunden, alle anderen sehr fest. Daher tritt Na nur der Stufe +1 auf. Saurerstoff ist schon etwas schwieriger. Es tritt als Oxid und Peroxid auf, in den Stufen -2 bzw. -1. Und sogar als Hyperoxid in der Stufe -1/2. Natrium bildet alle 3 Oxide, je nach Bedingungen.

Phosphor hat 5 Elektronen in der äußeren Schale, von denen 2 etwas fester gebunden sind. Sie sind aber auf jeden Fall so fest gebunden, dass sich keine P-Ionen bilden. Die Oxide sind Molekülverbindungen. Und die wichtigsten Oxide sind P₄O�?₀ und P₄O₆ mit 5- bzw. 3-wertigem. Phosphor.

Diese in 2er-Schritten verminderte Wertigkeit findet sich bei vielen Verbindungen der Hauptgruppenelemente. Klassiker sind Schwefel und Blei.

Letztlich sind nur Verbindungen möglich, wo die Elektronen einen möglichst energiearmen Zustand einnehmen. Die Regeln, die da berücksichtigen zu sind, kannst du erst nach und nach lernen. Und wenn du nicht gerade Physiklalische Chemie studierst, wirst du der Wahrheit nur langsam näher kommen, und immer mit mehr oder weniger guten Modellvorstellungen arbeiten.

Ist so ähnlich wie mit den Bauklötzen in der Kindheit. Da muss man auch früh lernen, dass die Schwerkraft stets noch ein Wörtchen mitredet, wenn man theoretisch denkbare Türmchen baut.

Gruß, Zoelomat

Natrium verbrennt an der Luft nicht zu Na₂O, sondern zu Na₂O₂ (Natrium­peroxid). Das gehört zu den Dingen, die man kaum voraus­sagen könnte, wenn man es nicht wüßte. Kalium ergibt sogar KO₂ (mit einem sonst extrem seltenen „Superoxid“-Ion), und es ist sogar ein KO₃ bekannt, das sich beim Umsatz von Kalium mit Ozon bildet.

In dieser Hinsicht verhalten sie die extrem elektro­positiven Alkali­metalle ungewöhnlich. So gut wie alle anderen Elemente verbrennen (wenn überhaupt) zu Oxiden, und meistens gibt es ein Oxid, in dem das Element die höchste Oxidationszahl (also die die der Gruppen­nummer entspricht) annimmt.

Phosphor ist in der fünften Gruppe. Man würde also ein Oxid der Formel P₂O₅ mit fünfwertigem Phosphor erwarten, und man bekommt das auch. Allerdings ist das Molekül doppelt so groß, weil es das eben so will.

Ein Phosphoroxid PO wäre aus verschiedenen Gründen sehr un­plausibel; es hätte eine ungerade Elektronen­anzahl und wäre daher vermutlich sehr instabil (Stick­stoff bildet tat­säch­lich ein ana­loges NO, und man braucht ziemlich viel Quanten­mechanik, um zu verstehen warum). Möglich ist jedoch ein Phosphor­trioxid P₂O₃ (liegen ebenfalls doppelt so groß als P₄O₆ vor), das kann man herstellen, wenn man Phosphor mit sehr wenig O₂ reagieren läßt.

In der Chemie muß man jedes Element als Einzelstück betrachten. Mindestens zwei Semester lang sitzt man vier Stunden die Woche in einer Vor­lesung „An­organi­sche Chemie“, in der alle speziellen Eigen­schaften der chemischen Elemente erklärt bekommt. Dabei helfen Faust­regeln und generelle Tendenzen, aber ums Lernen kommt man nicht herum. Die Natur ist eben so.

Das stimmt allerdings, Sauerstoff hat die Wertigkeit 2 und Natrium 1 deshalb kann NaO nicht existieren!

Ja, in der Chemie gibt es zwar viele lustige Verbindungen, darunter zu nennen z. B. einige Kalium-Sauerstoffverbindungen K2O, K2O2, KO2 (Kaliumsuperoxid), es gibt auch das [HF2]- -Ion, und das mit einem zentralen H-Atom, obwohl der Wasserstoff nur ein Elektron besitzt, aber eben kein NaO und auch kein PO.

Es gibt übrigens auch mehrere Phosphoroxide, wie P2O3, P2O4, P2O5 (=P4O10) und so gesehen, finde ich es zunächst nicht abwegig zu fragen, ob Phosphor mit Sauerstoff nicht auch im Sinne von 2P + O2 zu 2 PO reagieren könnte. Warum das nicht so ist, ergibt sich -wie so oft in der Chemie- aus den Energiebetrachtungen beim Auffüllen der Molekülorbitale, durch die möglichen geometrischen Anordnungen im Molekül und als Folge der sogenannten stabilen Oxidationsstufen.

Ich kann mit deiner Frage relativ wenig anfangen, denn die Frage "warum" dort ein Unterschied besteht, ist offentsichtlich. A ist nicht B und umgekehrt.

Die Theorie entspringt der Praxis und nicht umgekehrt, so wird auch bei einer guten Theorie die Realität wiedergegeben und eine schlechte eben nicht.

Die Realität zeigte uns, dass bei der Verbrennung von Natrium eben Dinatriumoxid entsteht und nicht Mononatriumoxid. Genauso ist dies bei der Verbrennung von Phosphor der Fall.

Das Verständnis, welches für Chemie aufgebaut werden muss, entspringt einer Mischung aus Wissen und Vorahnung durch Wissen. Hast du einen gegebenen Sachverhalt und du sollst eine Aussage treffen, wieso dieser Sachverhalt aufgetreten ist, dann kommt genau dies zum Einsatz. Manche Sachen müssen halt stupide auswendig gelernt werden, manch andere Sachen kannst du dir durch anderes vorhandenes Wissen herleiten.

Wenn du aber Fragen haben solltest, die man richtig beantworten kann, so stelle sie hier.

Natrium verbrennt an der Luft zu Natriumperoxid Na₂O₂.

Aber Sauerstoff hat doch eigentlich immer (außer zb bei Peroxiden) die Oxidationszahl -2. Wie kann dann NaO existieren?

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