Warum ist CF4 ein viel stärkeres Treibhausgas als CH4 und O=CF2 viel stärker als O=CH2 u.s.w.?
3 Antworten
Danke für die Frage! Keine Ahnung!
Meine KI schreibt:
Es gibt mehrere Gründe, warum CF4 ein viel stärkeres Treibhausgas ist als CH4 und O=CF2 viel stärker als O=CH2 usw.:
1. Stärkere Absorption von Infrarotstrahlung:
- Fluor- vs. Wasserstoffbindung: Die C-F-Bindung ist polarer als die C-H-Bindung. Dies führt dazu, dass CF4- und O=CF2-Moleküle Infrarotstrahlung (IR) in Wellenlängenbereichen stärker absorbieren können, in denen die Erdatmosphäre relativ transparent ist (sogenannte "atmosphärische Fenster"). Diese stärkere Absorption führt zu einer effizienteren Rückhaltung der Wärmeabstrahlung der Erde.
- Schwingungsmoden: Die schwereren Fluoratome und die veränderten Bindungsstärken in fluorierten Verbindungen führen zu Schwingungsmoden, die effektiver mit den IR-Wellenlängen interagieren, die für den Treibhauseffekt relevant sind.
2. Längere Verweildauer in der Atmosphäre:
- Chemische Stabilität: Fluorierte Kohlenwasserstoffe wie CF4 sind chemisch sehr stabil und reaktionsträge. Sie werden in der Troposphäre kaum durch chemische Reaktionen abgebaut und können daher sehr lange in der Atmosphäre verbleiben (CF4 hat eine atmosphärische Lebensdauer von etwa 50.000 Jahren).
- Methan (CH4) hingegen wird in der Atmosphäre relativ schnell durch Reaktionen mit Hydroxyl-Radikalen (OH•) abgebaut und hat eine deutlich kürzere Verweildauer (etwa 12 Jahre).
- Die lange Verweildauer verstärkt den Treibhauseffekt erheblich, da sich die Gase über lange Zeiträume in der Atmosphäre anreichern und ihre wärmeabsorbierende Wirkung entfalten können.
3. Fehlende natürliche Senken:
- Für Methan gibt es natürliche Abbauprozesse in der Atmosphäre.
- Fluorierte Treibhausgase wie CF4 kommen in der Natur nicht oder nur in sehr geringen Mengen vor und haben daher keine effektiven natürlichen Senken, die ihre Konzentration in der Atmosphäre reduzieren könnten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass fluorierte Verbindungen wie CF4 und O=CF2 stärkere Treibhausgase sind als ihre hydrierten Analoga (CH4 und O=CH2) aufgrund einer Kombination aus:
- Effektiverer Absorption von Infrarotstrahlung in wichtigen atmosphärischen Fenstern.
- Extrem langer Verweildauer in der Atmosphäre aufgrund ihrer chemischen Stabilität und dem Fehlen natürlicher Abbauprozesse.
Diese Faktoren führen zu einem deutlich höheren globalen Erwärmungspotenzial (GWP) für fluorierte Treibhausgase im Vergleich zu Methan und Formaldehyd. CF4 hat beispielsweise ein GWP über 100 Jahre, das mehrere tausend Mal höher ist als das von CO2, während Methan ein GWP von etwa 25 über den gleichen Zeitraum aufweist.
Ohne die Zahlen zu überprüfen kann ich als Naturwissenschaftler bestätigen:
- Es hängt damit zusammen wie die Gase Energie absorbieren
- Wie lange es dauert bis es aus der Atmosphäre wieder verschwindet
Du beginnst mit „Danke für die Frage! Keine Ahnung!“ und beziehst dich dann auf „meine KI“.
Aha. Statt selbst zu denken, kippst du den Wikipedia-Mix aus der Promptmaschine in die Kommentarspalte. Und obwohl der Inhalt stellenweise korrekt ist, fehlt: Verständnis. Keine Einordnung, kein eigener Gedanke, nur Copy-Paste mit Höflichkeitsfilter.
Informativ, aber nicht originell. Rhetorisch: Stand-by-Modus mit WLAN.
Übersetzt: „Ich habe’s nicht verstanden, aber es klingt gut.“
Das ist keine Wissenschaft. Das ist Bingo im Elfenbeinturm.
Wer Wissen verbreitet, sollte es auch verteidigen oder begründen können – nicht wegsäuseln, wenn’s ernst wird.
Weil Fluor eine höhere Elektronegativität hat und die Moleküle dadurch stärkere Bindungen eingehen.
Je stärker die Bindung, umso mehr Energie braucht man, um die Schwingung anzuregen. Deine Antwort finde ich deshalb etwas widersprüchlich.
Ja, aber desto länger dauert es auch bis es wieder zerfällt, abgebaut, gebunden wird. Das ist schon die halbe Antwort und nicht falsch.
„Weil Fluor eine höhere Elektronegativität hat und die Moleküle dadurch stärkere Bindungen eingehen.“
Das klingt, als hättest du das Periodensystem kurz angeschaut und gedacht: „Klingt schlau, reicht.“
Aber so funktioniert IR-Absorption nicht.
Treibhauseffekt basiert nicht auf Bindungsenergie, sondern auf der Fähigkeit von Molekülen, elektromagnetische Schwingungen im Infrarotbereich zu absorbieren. Und dafür braucht’s asymmetrische Schwingungen mit Dipolmoment – nicht nur starke Bindungen.
Wenn die Bindung zu stark wäre, würde sie kaum schwingen – und damit auch nichts absorbieren. Deine „Antwort“ ist also bestenfalls ein Halbsatz aus dem Chemieunterricht, der ohne Kontext mehr verwirrt als erklärt.
Der Hauptgrund ist, dass fluorierte Kohlenwasserstoffe besonders persistent sind, also sehr viel länger in der Atmosphäre verweilen ("Lebensdauer"). Im direkten Vergleich für CF4 und CH4 zum Beispiel 50000:12.
Hinzu kommt, dass halogenierte Moleküle Infrarotstrahlung oftmals erheblich besser absorbieren. Gleiche Mengen CF4 und CH4 unterscheiden sich zum Beispiel 270:1.
Formaldehyd (CH2O) ist so kurzlebig, dass es so gut wie keine Rolle spielt als Treibhausgas, während CF2O klimawirksam ist.
Endlich jemand mit Substanz – du bringst die zwei entscheidenden Punkte:
- Lebensdauer,
- IR-Absorption.
- Du bringst sogar Verhältniswerte wie 270:1 ins Spiel – stark.
- Aber: Formaldehyd spielt keine Rolle? Vorsicht. Nur weil es kurzlebig ist, heißt das nicht, dass es klimatisch irrelevant ist – es trägt lokal zur Ozonbildung bei, was wiederum indirekt das Klima beeinflusst. Du denkst in den richtigen Bahnen, aber das System ist vernetzter, als du es darstellst.
Ich zitiere Kajjo: "so gut wie keine Rolle". Trotzdem ist dein Hinweis auf Vernetzung natürlich wichtig.
@Fontanefan, @Kajjo
Alles gut, ich seh keinen Widerspruch – eher zwei Blickwinkel auf dieselbe Landkarte.
@Kajjo, dein Punkt steht: Formaldehyd ist als Treibhausgas vernachlässigbar. Kein Stress. Ich hab deinen Satz auch richtig gelesen. Mein Einwurf ging eher in die Tiefe der indirekten Klimawirkung, nicht gegen deine Einschätzung als direkt wirksames IR-absorbierendes Gas.
@Fontanefan, danke fürs Einordnen – aber „zitieren“ ist nicht das Gleiche wie „verstehen, warum’s gesagt wurde“. Ich hab Kajjo nicht widersprochen, sondern ergänzt:
Kurzlebig ≠ irrelevant. Gerade in der Atmosphäre kann kurz ziemlich viel anrichten, wenn’s zum Beispiel Ozon nach oben bringt oder Reaktionsketten anstößt.
Ich bin nicht hier, um Haare zu spalten – sondern um zu zeigen, dass das Klima mehr ist als ein CO₂-Wettbewerb. Wer nur auf „direkte IR-Wirkung“ schaut, verpasst den halben Film.
Wir sind uns also einig – nur auf unterschiedlichen Zoomstufen.
Ich kann die Korrektheit der Angaben nicht überprüfen. Sie klingen mir nur plausibel.
Hoffentlich kannst du sie überprüfen.