Was reagiert mit was?
Hallo, woher weiß ich, was in der Chemie mit was reagiert?
Wenn ich einfach wild acht verschiedene Elemente in einen Topf werfe, woher weiß ich, ob am Ende alle zusammen EIN neues Produkt bilden oder doch zwei, drei oder vier? Und woher weiß ich bei mehreren Produkten, was zusammengehört, also ein Molekül bildet?
4 Antworten
Bei den ganz grundlegenden Grundlagen (ums mal so zu bezeichnen) kannst du nicht wissen was hinten raus kommt. Das musst du erstmal als gegeben ansehen und dir so merken. Wenn du dann ein bisschen weiter in der Materie drin bist, wirst du auch nach und nach verstehen warum etwas so ist. Das Problem dabei ist, dass es für das Ergebnis einer Reaktion kein "Universalrezept" gibt. Dafür muss man sehr viele Konzepte verstehen und anwenden können.
Als Start, der kein Vorwissen voraussetzt, würde ich vorschlagen, du nimmst dir die Schulbücher vor. Die sollte man eigentlich in den Lehrplänen der Bundesländer einsehen können. So lernen es die Schüler schließlich auch von 0.
Wissen kommt vom Lernen. Bevor man eine Sprache sprechen kann, muss man Vokabeln lernen. Und bevor man Chemie "kann", muss man die Grundlagen erlernen.
Tut mir leid, aber von der Didaktik habe ich keine Ahnung. Vielleicht hilft für den Anfang das hier.
Das ist im Einzelfall in der Tat nicht ganz leicht. Mich deucht, es gibt sogar Studienfächer, zum Beispiel "Chemie", in denen man die Gesetzmäßigkeiten zu verstehen und anzuwenden lernt, die chemische Prozesse beeinflussen.
Ich muss gestehen, ich versuche gerade nur, mir die Grundlagen der Chemie anzueignen, weil ich es für die Vorbereitung auf meinen Beruf muss. Deshalb lese ich gerade das Buch Chemie für Dummies und frage mich, ob ich sogar für dieses Buch zu dumm bin, da dort zwar Ionenbindungen und kovalente Bindungen erklärt werden, aber jetzt bin ich auf die Formel Fe²O³ + 3CO -> 2Fe + 3CO² (die hochgestellten Zahlen sollen natürlich tief sein) gestoßen und frage mich, woher ich weiß, dass das dazu reagiert. Ich weiß, dass alle Atome bestrebt sind, den Edelgaszustand zu erreichen, aber schon bei 3CO ist das ja nicht der Fall... Gibt es da eine Regel, von der ich nix weiß?
Moment, Kohlenstoffmonoxid (CO, die 3 kannst du weglassen, das ist die Anzahl der CO-Moleküle) verletzt die Oktettregel nicht. Zwischen C und O ist eine Dreifachbindung, das heißt 6 Elektronen und zusätzlich haben beide noch jeweils ein freies Elektronenpaar. Ergo haben C und O jeweils 8 Elektronen.
Zunächst einmal vorweg: Chemie für Dummies ist für den Einstieg ein anständiges Buch, mit dem man nicht viel falsch machen kann.
Was du hier beschreibst ist die Reduktion von Eisen(III)-Oxid mit Kohlenstoffmonoxid, die so durchaus stattfindet. Ich kann aber verstehen, dass nicht auf Anhieb ersichtlich ist, dass das so passiert. In diesem Fall ist wichtig zu wissen, dass CO2 eine sehr stabile Verbindung ist, deren Bildung für viele Reaktionen treibend ist.
Was die Oktettregel angeht: Sie ist zwar schön prägnant, ihrer Nützlichkeit sind aber enge Grenzen gesteckt. Für die Elemente der zweiten Periode funktioniert sie noch am besten, doch auch dort gibt es Ausnahmen und Grauzonen, das CO-Molekül ist eine davon.
Ich vermute das Problem hing hier mit den Oxidationszahlen zusammen. Sauerstoff mit seinen -II passt ins Schema, Kohlenstoff wirkt mit seinen +II aber zunächst als verletzte es die Oktettregel.
Ach so, bedeutet das also, dass O ein Elektron an C abgibt, es also (zum Teil) eine Ionenbindung ist, trotz, dass es beides Nichtmetalle sind? In dem Buch steht nämlich, dass Ionenbindungen nur zwischen Metallen und Nichtmetallen stattfinden... Sorry für die ganze Fragerei, aber Chemie ist für mich ein böhmisches Dorf... ;)
Jaein. Die Elektronen der Dreifachbindung teilen sich die beiden. Formal hat das C dann 5 und der Sauerstoff auch, was dann so aussieht als hätte das O dem C ein Elektron gegeben, das stimmt schon. Allerdings sollte es das laut Elektronegativität ja gar nicht tun.
Was da passiert ist, dass das C zwei Elektronen behält (das freie e-Paar) und zwei zur Bindung gibt. Der Sauerstoff behält ebenfalls zwei, gibt aber 4 in die Bindung. Macht dann 6 Elektronen, die die sich teilen.
Ein Elektronenübertrag hat hier also nur formal stattgefunden. Real ist die dritte Bindung eine dative Bindung (das muss dir jetzt nichts sagen, nur der Vollständigkeit halber).
Und die Sache mit der Ionenbindung ist beim CO auch so eine Geschichte. Eine richtige Ionenbindung ist das nämlich nicht. Das sind Formalladungen, die aus dem Elektronendefizit und -überschuss von O bzw C kommen (durch das Elektronenzählen von oben, wo beide 5 haben)
Real entsteht die dadurch, dass der Sauerstoff mehr Elektronen in die Bindungen gibt als der Kohlenstoff, wie eben erwähnt. Diese Ladungen sind aber nicht sehr stark und werden durch die Elektronegativität vom O (nahezu) kompensiert. Deswegen hat CO auch quasi kein Dipolmoment.
Okay, danke! Habe es jetzt, glaube ich zumindest, verstanden.
Eine Frage hätte ich jetzt noch: Wir haben ein Musteraufgabenblatt bekommen, damit wir wissen, was in etwa auf uns zukommt. Da ist folgende Aufgabe dabei:
Vervollständigen Sie folgende Reaktionen:
a) H²SO⁴ + NaOH ->
b) Mg + O² -> MgO
Könntest du mir vielleicht einen Tipp geben, wie ich an die Bearbeitung rangehen soll? Die Aufgaben scheinen ja auf Grundniveau lösbar zu sein, wenn es Grundwissen sein soll, ich weiß aber echt nicht, wie ich das am besten anstelle... Das wäre super!
Das erste ist eine einfache Säure-Base-Reaktion. Das heißt Säure und Base neutralisieren sich (Protonenübertragung, also H+) und es entsteht ein Salz und Wasser (letzteres muss nicht immer entstehen, da gibts Ausnahmen, aber für jetzt kannst du davon ausgehen).
Das zweite ist eine Salzbildungsreaktion aus den Elementen (wie du vorhin schon mal gesagt hast: Metall + Nichtmetall, Ionenbindung und so). Das Produkt hast du hier schon, die Gleichung ist aber immer noch falsch. Denn du musst bei Reaktionsgleichungen immer darauf achten, dass links und rechts gleich viele Atome von jedem Element stehen. Das ist hier aber nicht der Fall (links 2 O, rechts nur eins). Das heißt du musst jetzt vor die beteiligten Stoffe Zahlen hinschreiben damit das aufgeht.
Du schreibst "im Einzelfall" - was genau meinst du damit? Gibt es nur einige Ausnahmen und beim Rest ist alles gleich oder ist es wirklich bei JEDER Reaktion unterschiedlich?
Jein. Am Ende des Tages hängt es sehr von den beteiligten Elementen ab. Eine Reihe von Elementen lässt sich mit einigen wenigen Regeln gut beschreiben, andere fallen total heraus. Kohlenstoff und Stickstoff etwa können deutlich mehr als man auf den ersten Blick vermuten würde, wohingegen Beryllium und Bor zwar nicht unbedingt vielfältige Elemente sind, in ihrem Verhalten aber Regeln brechen die anderswo funktionieren.
Es ist eben leider nicht so, dass es "neben der Oktettregel" schlicht "noch eine andere Regel" gibt, die man lernen muss um alles zu verstehen - wäre es so leicht, müssten Leute das nicht jahrelang studieren. Aus persönlicher Erfahrung, die aber vermutlich viele ChemikerInnen teilen, kann ich sagen, dass man immer wieder über Phänomene stolpert, mit denen man so nicht gerechnet hätte. Je mehr man lernt, desto seltener wird man überrascht.
Uff, alles klar, vielen Dank für die ausführlichen Antworten! Dann hoffe ich einfach Mal, dass ich im Beruf nicht allzu tief gehende Chemiekenntnisse brauche und die Grundlagen aus dem Buch reichen... ;)
Wie alt bist und/oder was hattest du davon in der Schule?
=Das wäre mal ein grundlegender Ansatz: ein Schulbuch...
Bin mit der Schule fertig und habe Chemie dummerweise nach zwei Jahren abgewählt... Dementsprechend hatte ich gerade Mal kovalente Bindungen und den Aufbau des Periodensystems (natürlich auch noch ohne Nebengruppen) 🥲
Anstelle eines Schulbuchs habe ich mir Chemie für Dummies geholt und bisher auch alles verstanden, aber jetzt wird plötzlich Wissen vorausgesetzt, das zuvor gar nicht vermittelt wurde...
...und wie wäre es dann mit Schulbüchern? ;o)
Oder du wikipedest einfach die fehlenden Begriffe...
Woher bekomme ich die Grundlagen dazu? Im Buch Chemie für Dummies habe ich leider nix dazu gefunden... Da werden die, obwohl es ja für Dummies ist, gefühlt schon vorausgesetzt... Hättest du vielleicht ein Stichwort, mit dem ich diese Grundlagen zum Verständnis googlen kann? Bisher haben meine Recherchen nämlich leider nichts Brauchbares ergeben und ich weiß nicht so Recht, wie ich das googlen soll... Danke im Vorraus!