Warum reagiert Chlorgas und Wasserstoffgas per Lichtblitz, aber Knallgas nicht?

4 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Weil Chlor grün ist.

Kein Witz. Die gelbgrüne Farbe von Chlor zeigt ja, daß es Licht absorbieren kann. Es absorbiert kurzwelliges sichtbares und ultraviolettes Licht (λₘₐₓ≈310 nm, reicht aber weit in Sichtbare hinein) und benutzt die aufgenommene Energie, um die Cl–Cl-Bin­dung zu spalten. Dann zerfällt das Cl₂-Molekül in zwei Cl-Atome, die den Radikal­ketten­mechanis­mus der Chlor­knall­gas­reak­tion starten.

Das hängt damit zusammen, daß die Cl–Cl-Bindung schwach ist (242 kJ/mol), daher ist Licht mit unter 500 nm energie­reich genug, die Bindung zu knacken.

(A word to the wise: Cl₂ hat ein weiteres, schwaches Absorptionsmaximum im Sicht­baren, bei 420 nm. Das ist ein spin­verbote­ner Über­gang zu einem ³Π⁺-Zu­stand, der ver­mut­lich repulsiv ist. Das dürfte die Photo­­dissozia­­tion noch­mals we­sent­lich er­leich­tern.)

Bei der Knallgasreaktion geht das nicht so einfach, weil die H–H-Bindung mit 436 kJ/mol wesentlich stärker ist. Mit sichtbarem Licht kann man sie nicht auf­brechen, dazu würde es UV-Licht mit unter 270 nm brauchen. Wasserstoffgas ist also farblos, weil das H₂-Molekül mit sichtbarem Licht nichts anfangen kann.

Vielen Dank, das mit dem Absorptionsspektrum/Absorptionsmaximum von Chlor klingt sehr plausibel.

Aber warum kann ein 02-Molekül durch Licht nicht gespalten werden, sodass dann möglicherweise Sauerstoffradikale weiterreagieren können? Hat das den gleichen Grund wie beim Wasserstoff (Absorptionsspektrum unter 270 nm)?

Und darf ich mal fragen, ob Du bzw. höflich gesagt Sie als Chemie-Experte Chemie studiert haben?

0
@Janbau

Beim Sauerstoff ist das nochmals komplizierter, weil die Elektronen da viel Unfug treiben können. Aber die Bindungsdissoziatiationsenergie ist noch höher als beim Wasserstoff (498 kJ/mol), da hast Du also noch weniger Chancen, nackte O-Atome durch Bestrahlung mit Licht zu bekommen.

Hier sind alle per Du und ja, ich habe ein Doktorat aus Chemie.

1
@indiachinacook

Danke.Ich glaube,ich hab es jetzt also verstanden. Für die Bildung der notwendigen Radikale müssen entweder H2, O2 oder Cl2-Moleküle gespalten werden. Da Chlor-Gas schon im sichtbaren Bereich Licht absorbiert (<500nm) , kann die Reaktion durch passendes Licht gestartet werden.

Bei Sauerstoff und Wasserstoff ist das nicht so einfach.

Danke, indiachinacook :-)

1
@Janbau

Wenn Du es noch perfekter formulieren willst, dann bau die Kausalität etwas anders auf: Weil die Cl–Cl-Bindung die schwächste der drei ist, reicht die Energie von sicht­barem Licht aus, um sie zu spalten, und daher absorbiert Chlor am blauen Ende des sicht­baren Spekt­rums, was man in der Praxis daran sieht, daß Chlor gelb ist.

1

Ich habe deine frage nicht ganz verstanden, es ist eine radiklische Kettenreaktion!

Kettenstart: Cl2 -> 2Cl (Chlorradikal)

der erste schritt der reaktion wird durch licht induziert, es enstehen zwei chlorradikale aus einem chlormolekül!

die vollständige reaktion ist abgebildet bei Wikipedia: Kettenreaktion/unverzweigte Kettenreaktion! Lg

Danke, den Reaktionsablauf mit 1. Radikalbildung, 2. ... hab ich verstanden,

aber die Frage war, warum man Knallgas(H2+O2) nicht mit sichtbarem Licht zünden kann.

Trotzdem danke.

0

Weil die Aktivierungsenergie wesentlich niedriger liegt.

Was möchtest Du wissen?