Das wirkliche Ordnungsprinzip des Periodensystems ist die Zahl der Elektronen, denn die bestimmt die chemische Reaktivität des Atoms. Da Protonenzahl=Elektronenzahl, kann man natürlich auch die Zahl der Protonen, also die Ordnungszahl, nehmen.

Zu der Zeit von Менделѣевъ war es nicht möglich, die Ordnungszahl zu messen, und da man ja keine Ahnung vom Bau des Atoms hatte, gab es den Begriff noch über­haupt nicht. Also hat man stattdessen die Atommasse genommen, was meis­tens gut geht, weil ja bei den leichteren Elementen fast immer M≈2⋅Z gilt, eventuell noch ±1, aber die Reihenfolge bleibt erhalten. Die Atommassen hat man aus der Stöchiometrie von Oxiden berechnet, und das war oft ungenau und fehler­träch­tig, so daß Vertau­schung von zwei Nachbarelementen ohnehin nicht selten waren.

Unter den stabilen Elementen gibt es nur drei Fälle von Fälle von M(Z+1)<M(Z) näm­lich K/Ar (war aber kein Thema, die Edelgase wurden erst später entdeckt), Co/Ni (fällt ohnehin in dieselbe Gruppe) und Te/I.

Das war Stand des Wissens ca. 1885. Der einzige Fall, wo sie hätten merken können, daß etwas am Ordnungsprinzip faul war, war der Meßungenauigkeit zum Opfer ge­fal­len, nämlich M(Te)=127.6 und M(I)=126.9 g/mol. Die ganze Edelgasgruppe war über­sehen worden, und das konnte man den Atommassen natürlich nicht anmerken. Bei den Lanthanoiden sind viele Fehler ganz verschiedenen Typs enthalten.

Heute mißt man Ordnungszahlen direkt über Röntgen-Spektroskopie, aber dazu braucht man das Bohr’sche Atommodell, das erst später kam.

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Ein solches Experiment kann es nicht geben zumindest wenn wir annehmen, daß Gott almächtig ist (selbst nicht ganz unproblematisch).

Denn das Experiment würde ja irgendwie darauf hinauslaufen, daß man Gott zwingt, sich zu manifestieren, daß er irgendeinen Effekt bewirkt oder unterläßt, so daß unser Theometer seinen Zeiger auf „Gott existiert“ schiebt. Ein allmächtiger Gott läßt sich aber nicht zwingen, er kann immer bewirken daß das Theometer in der Einstellung „Gott existiert nicht“ bleibt.

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Ich verstehe nicht, wie der Kolben gleichzeitig abgeschlossen sein kann und trotzdem isotherm komprimiert wird. Also ignoriere ich das abgeschlossen.

Mit einem Gas kann man bekanntlich alles machen (außer die Zahle der Gasmoleküle ändern), und trotzdem bleibt p⋅V/T konstant. Wenn man einen Prozeß isotherm, iso­chor oder isobar durchführt, dann vereinfacht sich die Gleichung entsprechend.

Gegeben sind p₁ und V₁. Der erste Schritt erfolgt isotherm, also T₁=T₂, also kriegen wir aus der obigen Gleichung p₁⋅V₁=p₂⋅V₂, und da V₂=¼V₁ ist alles zu berechnen. Der zwei­te Schritt ist isochor, also p₂/T₂=p₃/T₃, und da wir T₃ wissen, kriegen wir aauch das p₃ leicht raus.

Im ersten Schritt muß (Volums)-Arbeit geleistet werden. Die ist dW=p dV, und da sich das p während des Prozesses ändernt, muß man von V₁ bis V₂ integrieren. Trivialer­weise kommt raus W = nRT ln (V₁/V₂) = nRT ln(4). Wir müssen also wissen, wieviel Moleküle (ooder Mole) Gas im Kolben sind, und ich verstehe nicht, woher wir das wissen sollen, denn de Angabe sagt es nicht.

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„Giftige Dämpfe“ kann vieles heißen. Manche Giftgase, berühmterweise CO, sind völlig geruch- und geschmacklos und haben schnelle Wirkung, da merken es manche Leute selbst im Wachzustand nicht, bis sie tot umfallen. Schlafend hast Du keine Chance.

Anders sieht es mit Reizgasen aus, wie z.B. Cl₂. Die lösen Husten, Kratzen im Hals, trä­nende Augen oder ähnliche Symptome aus. Wenn man wach ist, dann merkt man das bestimmt. Wenn man schläft — naja, hänngt davon ab, wie tief, wie hoch die Konzen­tration ist und wie schnell sie sich aufgebaut hat. Eventuell ist man nach dem Auf­wa­chen bereits soweit geschädigt, daß man leicht verwirrt reagiert und sich erst nicht hel­fen kann.

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Die Antwort ist pH=2.07. Dazu mußt Du allerdings noch die Säurestärke der Ameisen­säure wissen, eine Tabelle sagt pKₐ=3.75.

Das kriegst Du aus dem Massenwirkungssgesetz: Kₐ= c(H₃O⁺)⋅c(HCO₂⁻) / c(HCOOH)

In Deinem Fall hast Du gleich viel H₃O⁺ wie HCO₂⁻ (nennen wir das x) und die Konzen­tra­tion der undissoziierten Ameisensäure ist dann der Rest, der von den urpsrünglichen c₀=0.42 mol/l übriggeblieben ist, wenn x Moleküle pro Liter dissoziiert sind. Also kriegst Du Kₐ = x²/(c₀−x), und die Säurekonstante kannst Du Dir aus dem pKₐ aus­rech­nen als Kₐ=10⁻³·⁷⁵=1.8⋅10⁻⁴ mol/l. Du weißt also alles außer dem x und kannst da­nach auflösen; da x=c(H₃O⁺) ist der gesuchte pH=−lg(x).

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Das geht

Meiner Meinung nach läßt sich das Paradox folgendermaßen auflösen: Es gibt viele seltsame Eigenschaften, die ein Mensch haben könnte. Eine davon ist, daß er die an­deren nicht hat. Also ist jeder seltsam, nur auf andere Art und Weise.

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Bei dem sogenannten γ-Zerfall emittiert ein Kern ein γ-Quant. Da sich Protonen- und Neutronenzahl nicht ändern, bleibt er dasselbe chemische Element. Wo kommt also die Energie her? Der Kern kann nicht einfach γ-Strahlung aus dem Nichts er­zeu­gen, sonst hätten wir ja ein Perpetuum mobile.

Das funktioniert genauso wie bei der Fluoreszenz: Ein Molekül sendet ein Lichtquant aus, ohne sich dabei zu verändern. Die dazu notwendige Energie muß man ihm vor­her zugeführt haben, typischerweise mit Licht, das noch mehr Energie hat als das spä­ter ab­gestrahlte. Dadurch schiebt man das Molekül auf einen angeregten Zu­stand, und später fällt es unter Emission von Licht auf den Grundzustand zurück und tut nichts mehr.

Beim Kern ist es ähnlich: Nur ein angeregter Kern kann γ-Strahlung abgeben. Die An­re­gung kommt dabei aus einem anderen radioaktiven Zerfallsprozeß, meist aus dem β-Zerfall.

n ⟶ p⁺ + e⁻ + ν̄ₑ

Ein Neutron wandelt sich also in ein Proton um, und ein Elektron (β-Teilchen) und ein Elektron-Antineutrino werden abgestrahlt. Das neugebildete Proton verbleibt als Be­stand­teil des Tochterkerns.

Nun sind die Nukleonen (Protonen und Neutronen) im Kern ja nicht einfach ein un­geord­neter Haufen, sondern dort gibt es genauso wie bei den Elektronen in der Hülle eine Struktur, die noch viel komplizierter ist, weil die Wechselwirkungen schwie­riger sind und zwei verschiedene Typen von Teilchen im Spiel sind. Die gaaaanz einfache Vor­stel­lung ist es, daß sich jedes Proton bevorzugt mit Neutronen umgibt, damit ihm keine andern Protonen zu nahe kommen (die wurden sich ja abstoßen).

Wenn jetzt plötzlich ein Proton an einer Stelle sitzt, an der im Ausgangskern ein Neu­tron war, dann ist es sehr wahrscheinlich, daß es für den Tochterkern an der fal­schen Stel­le sitzt. Die Nukleonen müssen sich also umordnen, oder etwas sau­berer for­mu­liert, der Kern liegt in einem angeregten Zustand vor, der instabil ist und spon­tan zum Grund­zustand springt. Dabei wird Energie frei, die in Form des γ abgegeben wird.

γ-Zerfall tritt also meist als Folge eines vorangehenden β-Zerfalls auf, der den Toch­ter­kern in einem angeregten Zustand hinterlassen hat. Manche β-Zerfälle füh­ren di­rekt zum Grundzustand, und dann gibt es natürlich keine γ-Strahlung; meistens ist das eine Wahrscheinlichkeitssache. Ein berühmtes Isotop mit γ-Strahlung ist das ¹³⁷Cs, das mit mittellanger Halbwertszeit zu ¹³⁷Ba zerfällt:

¹³⁷Cs ⟶ ¹³⁷Ba + e⁻ + ν̄ₑ        τ≈30 y

Allerdings entstehen 95% des Bariums in einem angeregten Zustand, der schnell (τ=153 s) zum Grundzustand zerfällt und dabei γ-Strahlung mit stolzen 662 keV ab­gibt. Deshalb benutzt man das einigermaßen handhabbare Caesium in der Medizin zur Strahlentherapie; Der Patient wird aber nicht mit dem β bestrahlt (das kommt aus der Ap­pa­ra­tur gar nicht heraus), sondern mit dem γ.

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Die meisten der Sprachen in Deiner liste (it,es,fr) sind romanisch, also aus dem La­tein hervorgegangen. Sie sind Latein, nämlich Latein, wie es heute im fraglichen Land ge­sprochen wird, im selben Sinn, in dem wir Affen sind. Daher ist es nicht ver­wun­der­lich, daß sie das lateinische mare auch heute noch benutzen, in der Form, die es jeweils an­genommen hat.

Deutsch und Englisch sind jedoch germanisch, nicht romanisch, und daher keine Nach­folgesprache des Latein. Trotzdem ist die Situation ähnlich: Denn auch hier gibt es einen gemeinsamen Vorfahren, das Indogermanische (es ist auch Vorfahr der slavischen, irānischen, keltischen und vieler nordindischen Sprachen). Das wurde vor nicht allzu langer Zeit (5000 bis 6000 Jahre) irgendwo im Norden oder Osten das Schwarzen Meeres gesprochen, und dort gab es das Wort móri, das ein stehendes Gewässer bezeichnete. Sowohl die Germanen als auch die Lateiner haben es aus dieser Quelle, und andere auch: Saṁskr̥t मर्यादा maryādā ‘Ufer’ oder russisch море more ‘Meer’.

Im Englischen gab es das Wort natürlich auch, als mere. Es ist aber ziemlich außer Gebrauch gefallen, aber den Briten gut bekannt, weil viele Ortsnamen auf -mere en­den, das heißt dann, daß sie an irgendeinem See liegen. Tolkien war im Herrn der Rin­ge mutig genug, es für einen erfundenen Ortsnamen zu verwenden, nämlich den Kheled-zarâm (Spiegelsee) östlich von Moria, der auf Englisch Mirrormere heißt, und der auch ganz kurz im Film zu sehen ist.

Und was ist mit See bzw. Englisch sea? Das Wort findet sich in allen germanischen Sprachen und bedeutet entweder ‘See’ oder ‘Meer’: Gothisch 𐍃𐌰𐌹𐍅𐍃 saiws, isländisch sær, Dänisch , Schwedisch sjö. Da der letzte gemeinsame Vorfahre aller dieser Spra­chen (das sogenannte Gemeingermanisch) vor gut 2000 Jahren gesprochen wur­de, muß das Wort schon mindestens so lange in der Sprache drinsein, aber wahr­schein­lich geht das Wort nichts aufs Indo­germanische zurück, weil man außerhalb des Ger­mani­schen keine sicheren Ent­spre­chun­gen gefunden hat; es muß also ir­gend­wann in der Zwischenzeit (vor ca. 3000 bis 4000 Jahrenn) als Fremd­wort in die­jeni­ge Spra­che gerutscht sein, aus der sich später Gemeingermanisch entwickelt hat.

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Das ist etwas, worüber sich Science-Fiction-Autoren Gedanken machen sollten, wenn sie plausible aber fremde Kulturen entwickeln wollen. Leider tun es viele nicht.

Die Chemie und die Physik sind immer gleich: Auch Außerirdische bestehen aus den­selben Elemenen wie wir, vielleicht in ganz anderen Proportionen, aber mehr als ca. 80 ver­schiedene Atomsorten (von denen viele aus sekundären Gründen weg­fal­len) gibt es eben nicht. Sie müssen einen ähnlichen Energiebedarf haben wie wir, und eine ver­gleich­bare Größe: Zu klein bedeutet nicht genug Komplexität, zu groß geht wegen der Schwer­kraft und der Signalleitgeschwindigkeiten nicht.

Da sie im gleichen Energiebereich leben, werden sie ähnliche physikalische Effekte wie wir beobachten und dazu Theorien entwickeln, die den unsrigen äquivalent sind oder zumindest sehr ähnliches Erklärungspotential haben. Sie werden fast sicher Elekt­ri­zi­tät benutzen und damit Computer betreiben; selbst wenn sie das aus irgend­einem Grund nicht tun (weil sie z.B. lieber mit Biomolekülen rechnen und Organis­men so maß­geschneidert erzeugen können wie wir Maschinen), so werden sie doch Elek­tri­zi­tät kennen, weil man ohne Elektrodynamik die Atome und Moleküle nicht verstehen kann, und das müssen sie, wenn sie eine Technik über dem wasser­getrie­be­nen Mühl­rad haben sollen.

Ähnliches könnte man auch noch über die Astronomie sagen und vielleicht auch über die Mathematik (obwohl das dann etwas andere Gründe hätte). Dort wo wir unseren Theorien nicht trauen, z.B. Dunkle Energie oder massive Neutrinos, haben sie vielleicht bessere oder schlechtere Erkenntnis als wir.

Nun, wie sieht es z.B in der Biologie aus? Das einzige, was wir sicher wissen, ist daß sie auch der Evolution unterworfen sind, wenn (was man kaum bezweifeln kann) sie auch Nachkommen in die Welt setzen, die ihren Eltern ähneln, und wenn ihre Welt vie­le Lebensformen kennt, die zueinander in Konkurrenz leben. Vermutlich enthalten ihre Körper auch wie die unsrigen feste und flüssige Komponenten; und sie sind wie wir K-Strategen Aber in allen De­tails, von der Funktion ihrer Fortbewegungsorgane bis zu ihrer Biochemie, könn­ten sie völ­lig verschieden zu uns sein, verschiedener als ich und ein Tintenfisch. Viel­leicht be­we­gen sie sich auf Luftkissen fort, oder rollen; viel­leicht sehen sie Infrarot oder Ra­dio; viel­leicht kommunizieren sie über Gerüche oder Licht; vielleicht bestehen sie nicht aus Koh­len­stoff, sondern Phosphor oder Kera­mi­ken; viel­leicht leben sie Tage oder Jahr­tausende lang.

Und wie sie sozial organisiert sind, kann man erst recht nicht sagen. Vielleicht sind sie eusozial, wie Bienen oder Termiten, vielleicht sind sie aber auch extreme Indi­vi­dua­listen; vielleicht sind sie kulturell planetenweit gleich­artig, vielleicht in viele Kul­tu­ren ge­glie­dert; vielleicht leben sie in einem basisdemokratischen Konsenssystem (evtl. auch tech­nisch unterstützt als „Facebook-Demokratie“), vielleicht in einer hier­ar­chisch or­ga­ni­sier­ten autoritären Staat, vielleicht aber auch solitär mit nur losem Zu­sam­men­halt. Vielleicht schätzen sie Freiheit mehr als Ord­nung, oder um­­gekehrt, oder sie haben ganz andere Prioritäten.

Ob sie eine Religion haben? In der Geschichte hatten alle menschlichen Kulturen ei­ne, also ist Religion ein Evolutionsvorteil. Aber das kann an einer spezifischen Eigen­schaft der menschlichen Psychologie liegen (Religion fördert Gruppenzusammen­halt und Solidarität), und vielleicht ist das bei Aliens kein Thema. Persönlich habe ich den Ver­dacht, daß Religion auch sehr viel mit Sexualität zu tun hat, die vor allem bei Män­nern eine Obsession ist und die ohne Regelung durch religiöse Gebote leicht de­­struk­tive Kräf­te freisetzt; aber auch das muß auf die Anderen nicht zutreffen. Viel­leicht sind sie ratio­nal und ruhig; dann brauchen sie keine religiöse Bremse für Lei­den­schaf­ten. Viel emo­tio­na­ler als wir können sie kaum sein, denn wir navigieren da schon am Rand zu Selbst­zerstö­rung. Aber ihre Leidenschaften könnten auch in an­de­re Rich­tun­gen ge­hen als Sex und Geld, vielleicht gieren sie nach Macht, nach Ruhm, nach Wis­sen, nach Gott oder nach einem guten Buch. Vielleicht ist ihr Leben von der Angst vor dem Tod be­herrscht, vielleicht ist ihnen das aber auch egal.

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Das Problem ist, daß Du in einem typischen System zwar eine ausgezeichnete Ver­tikal­achse hast, aber zwei laterale Richtungen, die zueinander gleichwertig sind.

Natürlich ist das nicht immer so. Ich weiß ja nicht, was Du machst. Aber vielleicht kommt transversal als Gegenstück zu lateral in Frage?

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Bei einem 4-Niveau-Laser sind das Pumplevel E₄ und der Grundzustand E₁ von den beiden Laserleveln E₂ und E₃ getrennt. Daher ist es relativ leicht, eine Populations­inversion von E₃ bzgl. E₂ zu erreichen — wenn das alles weit jenseits der thermischen Energie liegt, dann sind E₂ und E₃ am Anfang sowieso so gut wie leer, und wenn Du nur ein paar Teilchen per Pumpe über E₄ ins E₃ bringst, hast Du sofort Deine Inversion und der Laser läuft.

Bei einem Dreilevelsystem gilt E₁=E₂. Am Anfang ist das untere Laserniveau also be­reits besetzt, und um eine Inversion zu erzielen, mußt Du mehr als 50% aller Teilchen gleichzeitig im E₃ halten, sonst gibt es keine Inversion. Damit das funktioniert, muß der Pumpprozeß extrem effizient sein.

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Wenn Du einen Farbstoff in Wasser löst, dann verbreitet er sich durch Diffusion (die Farbstoffmoleküle werden durch Stöße mit den Wassermolekülen herumkatapultiert). Das ist häufig ein sehr langsamer Prozeß, aber er ist immer vorhanden. Wenn z.B. noch Temperaturunterschiede in der Lösung dazukommen, dann tritt Konvektion (Strö­mun­gen innerhalb der Lösung) auf den Plan, und die ist viel schneller.

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Lesen hilft, wenn es nicht gerade Superman-Comics sind.

Mürbe ist übrigens kein Synonym zu erschöpft, sondern das Antonym zu fest oder zäh. Der Mürbteig ist ja nicht erschöpft, sondern bröselig bis bröckelig, er bildet also keinen fest zusammenhaltenden Kuchen. Man kann auch etwas mürbe klopfen, z.B. ein Stück Fleisch, damit es zart wird, oder einen Brocken Beton, bis er knapp vor dem Zerfall steht. Im übertragenen Sinn kann man auch einen Menschen mürbe machen, z.B. indem man so lange auf ihn einredet, bis er seinen Widerstand aufgibt. Ein Mensch kann auch durch irgendwelche Ereignisse mürbe werden, z.B. wenn ihm so viel Ärger zustößt, daß er sein Selbstbewußtsein (seine innere Festigkeit) verliert und passiv und lethargisch wird.

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Vermutlich bleiben 30 g Palmitinsäure übrig, auch wenn das nirgendwo steht.

R–COOH + C₂H₅OH ⟶ R–COO–C₂H₅ + H₂O

Die molaren Massen von Ethanol und Palmitinsäure betragen 46.07 g/mol bzw. 256.4 g/mol, Du setzt also n=m/M=4.34 mol EtOH mit 0.78 mol Palmitinsäure um. Von letz­terer bleiben 30 g, also 0.12 mol, übrig, es haben sich also 0.66 mol umgesetzt und dabei ebensoviel Schnapsol verbraucht, das sind 15.3% der eingesetzten Menge.

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Da fehlen ein paar Angaben. Wir brauchen die Konzentration der NaOH, die H₃PO₄ ist dreibasig und hat folglich drei pKₐ-Werte, und zuletzt müssen wir auch genau wissen, was mit „Neutralisieren“ gemeint ist, also wieviele Protolysestufen der H₃PO₄ wir be­trach­ten müssen, es kann ja als Produkt der Reaktion entweder NaH₂PO₄, Na₂HPO₄ oder sehr theoretisch auch Na₃PO₄ entstehen.

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Die Amerikaner waren in einer besseren Position, weil sie keinen Krieg auf eigenem Territorium führen mußten und daher mehr Ressourcen in das Projekt stecken konn­ten. Und sie hatten natürlich auch die besseren Köpfe, erstens weil viele sehr gute Wis­sen­schaf­ter vor den Nazis aus Europa in die USA geflohen waren, und zweitens, weil sie nicht in den 30ern alles, was selbst denken konnte, einen Kopf kürzer gemacht hatten.

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Es wäre nützlich zu wissen, was sich hinter den … verbirgt. Meine erste Idee ist, daß Zink gemeint sein könnte.

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Auch mit einem Chemie-Doktorat verstehe ich die Fragen nicht wirklich.

Ein mögliches Experment wäre es, einen Glaszylidner zu einem Drittel mit O₂ und zu zwei Dritteln mit H₂ zu füllen (dazu braucht man die entsprechenden Gasflaschen, eine pneumatische Wanne und einen Gummischlauch). Dann reicht ein Funken für den Knall. Aber es sind viele andere Varianten denkbar — eine Elektrolyse z.B., oder auch nur H₂ aus irgendeiner chemischen Reaktion (oder der Flasche), denn gemischt im Verhältnis Luft:H₂=5:2 kriege ich ja auch Knallgas, allerdings mit viel N₂ verdünnt (O₂:N₂:H₂=1:4:2).

Bei der zweiten Frage hänge ich sowohl an „Teilchenebene“ als auch an „Mindest­ener­gie“. Soll ich ein Experiment mit einzelnen Teilchen machen? Dann müßte es wohl ein Molekularstrahl sein, mit spektroskopischer Charakterisierung der Produkte. Und ist die Aktivierungsenergie oder die Reaktionsenergie gemeint? Beides könnte man mit einem Molekularstrahl machen, wenn man die Edukte in spezifischen Zu­stän­den präpariert.

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Die natürlich vorkommende D-Glucose hat an den C-Atome 2–5 die Konfigurationen R,S,R,R. Wenn man 100 g davon in 900 g Wasser löst, dann bekommt man eine Lö­sung mit einem Drehwinkel von ungefähr +53° bei 20°C. Diese Zahlen habe ich aus dem Aldrich-Katalog, und ich nehme an, sie beziehen sich auf die Wellenlänge λ=589 nm (Natrium-D) und eine Weglänge von 10 cm, aber das haben die Wappler nicht dazu­geschrieben

(Dabei gibt es noch das Problem mit der Mutarotation — die Lösung zeigt am An­fang eine andere optische Rotation, man muß einge Zeit [weiß wer wie lange?] war­ten, bis sich die zitierten 53° einstellen. Das ist aber eine spezielle Komplikation der Kohlen­hydrate, andere optisch aktive Verbindungen zeigen das Phänomen nicht)

Daraus folgt zwingend: In der L-Glucose (dem Enantiomer der D-Glucose) haben die­se Kohlenstoffatome die Konfi­gu­ra­tionen S,R,S,S, und unter denselben Be­din­gun­gen dreht eine Lösung das polari­sier­te Licht um −53° = 307°.

Sonst kann man nichts sagen. Die natürlich vorkommende D-Mannose ist ein Dia­stereo­mer mit Konfiguration S,S,R,R. Daraus kannst Du nicht schließen, welchen Dreh­winkel dieser Zucker hat (lt. Aldrich sind es 14°). Natürlich kann man es im Prin­zip be­rech­nen, aber dazu braucht es eine fette quantenchemische Rechnung, und sie liegt viel näher an einem Forschungsprojekt an einer Schülerarbeit.

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