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Transkript Bildung des Hydronium-Ions

So meine lieben Freundinnen und Freunde der Chemie. Herzlich willkommen zu der kleinen Reihe "Säuren" heute Teil 7. Ich spreche vorher kurz über den Teil 6. Da haben wir gesprochen über das Hydronium-Ion. Und das Hydronium-Ion bildet sich, wenn eine Säure dissoziiert. Also ein Wasserstoff-Ion, das wir als Proton bezeichnen können, im Wasser entsteht. Und dann kommt es sofort zu einer Vereinigung zwischen dem Wasserstoff-Ion und einem Wassermolekül. Im Ergebnis bildet sich das Hydronium-Ion. Letztes Mal habe ich vergessen zu sagen, warum ich es Hydronium-Ion und nicht Oxoniumion bezeichnen möchte, aber das hole ich heute am Ende nach. Trotzdem das passiert. Wir wollen uns heute die Frage stellen, warum passiert das?! Und das kann man von zwei Gesichtspunkten aus betrachten. Einmal vom rein Elektronischen, dass wir von Elektronenpaaren sprechen und Bindungen und das erklären. Und die zweite Sache ist ganz einfach was energetisch abläuft. Ich sage das Stichwort Thermodynamik, wer schon in der Oberstufe ist oder für Studenten, die sich vielleicht dieses Video angucken. Die erste Sache, die ich nun mal sagen möchte, ist die, wenn ich die Formel/Gleichung unten so aufschreibe, ist sie natürlich ein bisschen sparsam gehalten. Beim Proton kann ich nicht viel machen. Beim Proton schreibe ich ganz einfach H+ plus jetzt weiter und beim Wasserteilchen, ja beim Wasserteilchen ist natürlich ganz klar, das kennen die meisten von Euch schon, gewinkelte Teilchen. Das Sauerstoffatom in der Mitte und die Wasserstoffatome links und rechts. Und das sind die beiden Bindungen. Und die beiden Bindungen das sind schon ganz klar Striche und jeder Strich bedeutet wir haben es mit einem Elektronenpaar zu tun, also HOH. Kleines Winkelchen habe ich eingebaut. Dann haben wir die beiden Bindungen HOH. Dann ist es so, Sauerstoff steht in der 6. Hauptgruppe, hat also sechs Außenelektronen. Es gehen also 1,2 auf diese Bindungen zu und werden dafür gebraucht und die restlichen Elektronen, die bleiben als einsame Elektronenpaare hier vorhanden. Also letztendlich wisst Ihr ja aus den Videos zu den Louisformeln, das Sauerstoff die Oktettregeln erfüllt und für den Wasserstoff haben wir die Edelgaskonfiguration erfüllt, letztendlich auch für den Sauerstoff, also ein stabiles Teilchen. Was passiert jetzt eigentlich? Das ist der Knackpunkt an der ganzen Geschichte, das wollen wir ja wissen. Warum läuft das so ab? An ein neutrales Teilchen geht ein positiv Geladenes. Na schön und gut aber neutral ist neutral, da rutscht es vorbei. Rutscht es nicht, denn in dem Augenblick, wo das Wasser sich annähert, passiert nun Folgendes. Da geht natürlich diese positive Ladung an eines dieser beiden Elektronenpaare und es entsteht eine neue Bindung und das ist das Entscheidene. Eine richtige, feste chemische Bindung. Das ist nicht irgendwie Wanderwalz und so ein Schnickschnack, nein nein meine Damen und Herren. So, und wenn ich von obendrauf gucke, ist es das, wie ich es vorhin gezeigt habe, dann ist nun Folgendes, ich habe nun mein Sauerstoffatom in der Mitte. Ich habe hier ein Wasserstoffatom und zur Rechten ein Wasserstoffatom und ich habe auch bereits oben ein Wasserstoffatom. So, und wenn ich nicht irgendwie eine Markierung habe, die habe ich in der Regel nicht, dann kann ich die so gar nicht mehr voneinander unterscheiden. Die sind jetzt alle völlig gleich geworden und gleich geworden sind die dadurch, weil sich eine chemische Bindung herausgebildet hat. Ja und da wollen wir noch korrekt sein. Wir haben noch dieses Elektronenpaar, es sieht so aus, als ob es hier an dieser Stelle liegt, aber im Prinzip ist es delokalisiert und wir haben natürlich etwas, was ganz wichtig ist. Diese positive elektrische Ladung und damit hat sich das Hydronium-Ion herausgebildet. Und die Frage ist natürlich jetzt an der ganzen Geschichte, was soll uns das? Wir sehen ja schon HCL dissoziiert in wässriger Lösung. Ja aber warum denn nur in wässriger Lösung? Ja ganz klar, wenn dieser Prozess abläuft und ich meine nicht nur zwischen den Teilchen, ich meine, wenn ich jetzt ein Mol der Protonen, ich habe, hier natürlich nur eins, aber ich nehm jetzt mal ein Mol, wirklich mal in eine große Menge Wasser werfe. Was passiert dann, dann wird eine riesige Energiemenge frei. Und zwar sind das etwa -1100 KJ/mol und das ist gewaltig. Und warum brauch man diese Energiemenge. Naja die brauch man, da kommen wir im nächsten Video dazu, um überhaupt das Wasserstoffatom und das Chloratom an dieser Stelle voneinander abzutrennen. Wenn wir Wasser haben passiert da gar nichts. Wenn das Wasser vorhanden ist, kann es bewirken, dass es zu einer Trennung kommt. Und daher ist es so wichtig, dass wir Wasser haben und so bildet sich ein Hydronium-Ion. Also einmal gibt es die elektronische Erklärung über die Bindung, ist klar da muss unwahrscheinlich viel Energie frei werden und die Zweite ist thermodynamisch da sehen wir, können wir messen, etwa 1100 KJ/mol. Warum bezeichne ich das Hydronium-Ion nicht als Oxonium-Ion? In der Schule wird häufig gesagt, Oxonium-Ion ist modern. Ich frage mich wo modern, wie modern, wann? Ein Oxonium-Ion sieht so aus, allgemein Sauerstoff und ich könnte zum Beispiel Wasserstoff haben. Wasserstoff. Und hier oben nehmen wir mal an, die Gruppe CH3, organische Chemie. Also eine Methylgruppe und hier die positive Ladung. Machen wir mal genau wie unten, geht gleich los, einmal die positive Ladung, einmal das Elektronenpaar und das ist ein, mit Verlaub, Oxonium-Ion! Also Oxonium ist der Oberbegriff und Hydronium, da möchte wirklich butterweiß alles mit Wasserstoff belegt sein. Und wenn jetzt noch einer kommt, der Nomenklatur und sagt, "Nein, das ist jetzt anders", dann ist es nicht sinnvoll. So die kleine Bemerkung sei mir gestattet und wir wollen für heute erst einmal Schluss machen. Ich freue mich bis zum nächsten Mal, vielleicht hattet Ihr ein wenig Spaß. Tschüss.

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10 Kommentare
  1. Img 5213

    Ein komplizertes Thema leicht erklärt. Wirklich in Ordnung!

    Von Luca Franziskowski, vor 23 Tagen
  2. 001

    Bei Chlor zeichnet man ein gelb - grünes Gas.
    Ein Chlor - Atom besitzt 17 Elektronen. Die kann man in konzentrischen Kreisen (Atomkern und Elektronenschalen) oder einem Elektronenniveauschema anordnen.
    Da ein Chlor - Atom ein Elektron aufnimmt um die stabile Elektronenkonfiguration des Edelgases Argon zu erhalten, kann man analoge Schemen mit einem Elektron mehr auf der äußeren Schale (Valenzschale) zeichnen. Das entspricht dann dem Chlorid - Ion Cl-.

    Von André Otto, vor fast 2 Jahren
  3. Default

    Wann zeichnet man bei Clor 18 Elektronen?
    Chlor hat ja 17 eigentlich oder?

    Von D Leiensetter, vor fast 2 Jahren
  4. 001

    Korrigierte Version:
    Lieber Thomas Zindel,
    vielen Dank für die Frage.
    Es ruft häufig Erstaunen hervor, wenn man die thermodynamischen Daten von Ionen anschaut:
    Die Bildungsenthalpien sind durchweg positiv mit erschreckend hohen Beträgen. Bei komplexen Ionen wäre es sinnvoller, den Zerfall in kleinere Ionen zu untersuchen. Man stellt dann fest, dass der Zerfall thermodynamisch ungünstig ist (Reaktionsenthalpien > 0). In diesem Sinne sind dann die komplexen Ionen "stabil".
    Daher ist es nicht sinnvoll, H3O+ mit H2O zu vergleichen. Besser ist, man betrachtet die Reaktion
    H2O + H+ ---> H3O+
    Schon für die Gasphasenreaktion ist die Reaktionsenthalpie stark negativ (< H2O + H+
    unter den gleichen Bedingungen ist die Reaktionsenthalpie stark positiv (>>0) mit dem selben Betrag wie bei der obigen Reaktion.
    Protonen reagieren mit Wasser unter der Freisetzung einer großen Energiemenge zu Hydronium-Ionen. In diesem Sinne sind Hydronium-Ionen stabil.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor fast 2 Jahren
  5. 001

    Lieber Thomas Zindel,
    vielen Dank für die Frage.
    Es ruft häufig Erstaunen hervor, wenn man die thermodynamischen Daten von Ionen anschaut:
    Die Bildungsenthalpien sind durchweg positiv mit erschreckend hohen Beträgen. Bei komplexen Ionen wäre es sinnvoller, den Zerfall in kleinere Ionen zu untersuchen. Man stellt dann fest, dass der Zerfall thermodynamisch ungünstig ist (Reaktionsenthalpien > 0). In diesem Sinne sind dann die komplexen Ionen "stabil".
    Daher ist es nicht sinnvoll, H3O+ mit H2O zu vergleichen. Besser ist, man betrachtet die Reaktion
    H2O + H+ ---> H3O+
    Schon für die Gasphasenreaktion ist die Reaktionsenthalpie stark negativ (< H2O + H+
    unter den gleichen Bedingungen die Reaktionsenthalpie stark positiv (>>0) mit dem selben Betrag wie bei der obigen Reaktion.
    Protonen reagieren mit Wasser unter der Freisetzung einer großen Energiemenge zu Hydronium-Ionen. In diesem Sinne sind Hydronium-Ionen stabil.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor fast 2 Jahren
  1. Default

    Ist dieses Hydroniumion stabil? Verglichen mit H2O

    Von Thomas Z., vor fast 2 Jahren
  2. 7 img 1864

    Mit Ihnen macht die Chemie wirklich Spass !!

    Von Li Don De M., vor etwa 2 Jahren
  3. Default

    Nix mit Van-der-Waals und so nem Schnickschnack, Ihre Begeisterung an der Chemie ist ansteckend und motivierend. Danke für diese wunderbaren Videos.

    Von Billma, vor etwa 4 Jahren
  4. 001

    Liebe(r) Taz,

    Oxonium-Ion bedeutet in der organischen Chemie allgemein ein Ion, das positiv geladen ist (Kation). An einem Sauerstoff-Atom sitzen drei organische Reste (meist Alkyl). So gesehen ist das Hydronium-Ion ein Spezialfall des Oxonium-Ions. Hier haben wir anstatt der organischen Reste Wasserstoffatome.

    Alles Gute

    André Otto

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  5. Default

    Frage geklärt von vorherigem Video, aber was bedeutet Oxonium? Irgendetwas mit Sauerstoff, aber keine angabe mit tri oder so...

    Von Taz, vor mehr als 4 Jahren
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