Woher weiß man das Wasser H2O ist?
Hi. Wenn man wasser immer weiter teilt bleibt ja irgendwann nurnoch wasserstoff2sauerstoff übrig. Aber woher weiß man das? Kann man wassermoleküle unterm Mikroskop sehen?
5 Antworten
s. Volumenverhältnisse:
1) Aus dem Befund, daß Elemente in Verbindungen in bestimmten, festen Massenverhältnissen auftreten (z.B Fe:S=7:4 in Eisensulfid)und in verschiedenen Verbindungen der gleichen Elemente auch kleine ganze Zahlen auftreten (Gesetz der multiplen Proportionen) hat man geschlossen, daß Materie nicht beliebig "verschmiert" vorkommen kann, sondern letztlich aus kleinsten Teilchen=Atomen besteht.
2) Aus dem Befund, daß Gase in bestimmten, kleinen Volumenverhältnissen in Reaktionen auftreten, kann man schließen, daß
a) die kleinsten Teilchen (Moleküle oder Atome) einfach gebaut sind (also z.B. H2 oder Cl2 oder H4O2 (gibts nicht) und nicht etwa H5O11)
b) daß diese Teilchen (unabhängig von ihrer Größe) den gleichen Raum beanspruchen oder umgekehrt in gleichen Räumen gleiche Anzahl vorkommt
Bsp. 1 Liter H und 1 l Cl ergeben 1 l HCl ? (? weil ich noch nicht die genaue Formel kenne).
Unter der Annahme, daß es H2 ist und Cl2 und HCl geht die Geschichte auf, ebenso angenommen, daß
2H2 + O2 --> 2H2O ergeben (Zahlen vor Symbolen=Volumenverhältnisse)
Wäre die Wasserformel H4O2, müßte die Gleichung 2H2 + O2 --> H2O sein, also die Stoffe im Verhältnis 2:2:1 auftreten, statt wie richtig 2:1:2.
Das gleiche läßt sich für HCl durchspielen.
Je mehr Reaktionen man auswertet, umso plausibler wurden die Annahmen a und b.
> Kann man wassermoleküle unterm Mikroskop sehen?
Ja. Aber noch nicht lange, und "sehen" ist auch nicht ganz wörtlich zu nehmen. Den Aufbau von Wasser kannte man aber schon lange vorher, siehe die anderen Antworten.
Zum dafür geeigneten Mikroskop:
Das kann man am einfachsten nachweisen mit einem Massenspektrometer.
"Da im Massenspektrum von Wasser (siehe Abbildung 2) der höchste Wert bei 18 u vorliegt, kommen nur Elemente mit einer Atommasse bis 18 u infrage. Durch die Betrachtung der Peaks kommt man schnell darauf, dass ein Sauerstoff-Atom in der Molekülverbindung enthalten sein muss (Peak bei 16 für O⁺). Eine einleuchtende Molekülformel ist dann H2O, was durch den Peak bei 17 u bestätigt wird, der OH⁺entspricht. Außerdem liegen H⁺ (Fragment-Peak bei 1 u) vor. H2O⁺ ist der Molekül-Peak bei 18 u."
https://patrick-robrecht.de/downloads/physik_facharbeit_robrecht_massenspektrometrie.pdf
Das gilt streng genommen allerdings nur für gasförmiges Wasser. Flüssiges Wasser zeigt schon einige Besonderheiten in Form von Clustern, die man auch mit einem Vielfachen der Formel H2O beschreiben könnte. Und je nach Druck und Temperatur sind im festen Zustand auch andere Spezies formulierbar. Das ändert aber alles nichts an der Tatsache, dass H und O im Verhältnis 2/1 vorliegen und so kann man das auch für chemische Reaktionen immer verwenden (es geht um Verhältnisse) unabhängig davon, wie sich das Wasser physikalisch präsentiert.
Durch Elektrolyse kann man Wasser aufspalten. Dann entsteht Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O). Und zwar zweimal so viel Wasserstoff (in mol) wie Sauerstoff.
aber dann könnte ja auch ein wasser molekül aus h4o2 bestehen. woher weiß man dass es genau h2o ist
Weil es in der Chemie eben bestimmte Regeln gibt, die sich wiederum beweisen lassen. Allerdings kann ich dir jetzt keine zwei Jahre an Chemieunterricht beibringen.
H4O2 würde durch die Anzahl der möglichen Elektronenbindungen nicht funktionieren.Die Atome, aus denen Wasser besteht, Wasserstoff und Sauerstoff, verbinden sich um sogenannte Elektronenbindungen. Das heisst, dass sie sich untereinander Elektronen teilen, um in Verbindung zu bleiben. Wasserstoff(H) hat jeweils ein Elektron, welches es Teilen(bzw zum Teil abgeben) kann, Sauerstoff(O) hat 2 "freie plätze", welche noch zusätzlich solche Elektronen "aufnehmen" kann. Daher funktioniert H2O (2 H's haben +2, ein O hat -2, alles passt), 4H2O aber nicht (4 H's haben +4, 2O's haben -2, folglich haben die beiden O's keine Plätze mehr frei, mit denen sie untereinander teilen könnten, und ohne dieses Teilen sind sie nicht verbunden.). Hoffe das hat dir geholfen, ist etwas holprig erklärt.
mit Versuchen im 18. und 19. Jahrhundert.
Da gab es einige kluge Köpfe...es wurden z.T. Hypothesen und logische Annahmen gemacht, die dann zum Ergebnis führten. Die Wissenschaft arbeitet heute immer noch mit Erkenntnissen von vor 200 Jahren :D
An sich aber eine interessante Frage wie man explizit festgestellt hat, dass Wasser Wasser ist und woraus es besteht.
1 Liter H und 1 l Cl ergeben 1 l HCl ? muß 2 l heißen (Kopfrechnen schwach!)