Warum bilden sich zwischen Ammoniak-Molekülen NH3 Wasserstoffbrücken, während dies bei Methan-Molekülen CH4 nicht der Fall ist?

Question

Warum bilden sich zwischen Ammoniak-Molekülen NH3 Wasserstoffbrücken, während dies bei Methan-Molekülen CH4 nicht der Fall ist?

Antwort

Verwandte Fragen

Was ist CH4?

Wie lautet der stöchiometrische Koeffizient in der Reaktionsgleichung Wasserstoff + Kohlendioxid zu Methan und Wasser?

Warum gibt es kein Methin?

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Der Unterschied zwischen den Wasserstoffbrückenbindungen, die zwischen Ammoniak (NH₃) Molekülen gebildet werden, und dem Fehlen solcher Bindungen zwischen Methan (CH₄) Molekülen liegt in der Polarität der Moleküle und der Elektronegativität der Atome. 1. **Polarität**: Ammoniak ist ein polares Molekül. Das Stickstoffatom (N) hat eine höhere Elektronegativität als Wasserstoff (H), was bedeutet, dass es die Elektronen in der N-H-Bindung stärker anzieht. Dies führt zu einer partiellen negativen Ladung am Stickstoff und einer partiellen positiven Ladung an den Wasserstoffatomen. Diese Polarität ermöglicht die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den NH₃-Molekülen. 2. **Methan**: Im Gegensatz dazu ist Methan ein unpolares Molekül. Das Kohlenstoffatom (C) hat eine ähnliche Elektronegativität wie Wasserstoff, was bedeutet, dass die Elektronen in den C-H-Bindungen gleichmäßig verteilt sind. Daher gibt es keine signifikanten positiven oder negativen Ladungen, die Wasserstoffbrückenbindungen ermöglichen würden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Fähigkeit zur Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen von der Polarität der Moleküle abhängt. Ammoniak kann aufgrund seiner polarisierten Struktur Wasserstoffbrücken bilden, während Methan dies nicht kann.

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CH₄ ist die chemische Formel für Methan. Methan ist ein farb- und geruchloses Gas, das zu den einfachsten Kohlenwasserstoffen gehört. Es besteht aus einem Kohlenstoffatom (C) und vier Wasser... [mehr]

Accepted Answer

CH₄ ist die chemische Formel für Methan. Methan ist ein farb- und geruchloses Gas, das zu den einfachsten Kohlenwasserstoffen gehört. Es besteht aus einem Kohlenstoffatom (C) und vier Wasserstoffatomen (H). Methan ist ein Hauptbestandteil von Erdgas und entsteht unter anderem bei der Zersetzung organischer Stoffe unter Sauerstoffausschluss, zum Beispiel in Sümpfen oder im Verdauungstrakt von Wiederkäuern. Methan ist ein bedeutendes Treibhausgas, da es in der Atmosphäre zur globalen Erwärmung beiträgt. Es wird sowohl natürlich als auch durch menschliche Aktivitäten freigesetzt, etwa bei der Förderung von Erdgas und Erdöl, in der Landwirtschaft und bei der Abfallbehandlung.

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Die Reaktionsgleichung lautet: \[ \text{Wasserstoff} + \text{Kohlendioxid} \rightarrow \text{Methangas} + \text{Wasser} \] Die chemischen Formeln sind: - Wasserstoff: \( \mathrm{H_2} \) - Kohlendiox... [mehr]

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Die Reaktionsgleichung lautet: \[ \text{Wasserstoff} + \text{Kohlendioxid} \rightarrow \text{Methangas} + \text{Wasser} \] Die chemischen Formeln sind: - Wasserstoff: \( \mathrm{H_2} \) - Kohlendioxid: \( \mathrm{CO_2} \) - Methangas (Methan): \( \mathrm{CH_4} \) - Wasser: \( \mathrm{H_2O} \) Die unbalancierte Gleichung: \[ \mathrm{H_2} + \mathrm{CO_2} \rightarrow \mathrm{CH_4} + \mathrm{H_2O} \] Nun wird die Gleichung ausgeglichen: **Kohlenstoff:** Links: 1 (\(\mathrm{CO_2}\)), Rechts: 1 (\(\mathrm{CH_4}\)) → passt. **Sauerstoff:** Links: 2 (\(\mathrm{CO_2}\)), Rechts: 1 (\(\mathrm{H_2O}\)) → noch nicht ausgeglichen. **Wasserstoff:** Links: 2 (\(\mathrm{H_2}\)), Rechts: 4 (\(\mathrm{CH_4}\)) + 2 (\(\mathrm{H_2O}\)) = 6 → noch nicht ausgeglichen. Setze einen Koeffizienten vor \(\mathrm{H_2}\): Versuch mit 4 \(\mathrm{H_2}\): \[ 4\,\mathrm{H_2} + \mathrm{CO_2} \rightarrow \mathrm{CH_4} + 2\,\mathrm{H_2O} \] **Überprüfung:** - Kohlenstoff: 1 links, 1 rechts - Wasserstoff: 4×2 = 8 links, 4 (Methan) + 2×2 = 8 rechts - Sauerstoff: 2 links, 2 rechts **Fazit:** Die stöchiometrischen Koeffizienten sind: \[ \boxed{4\,\mathrm{H_2} + \mathrm{CO_2} \rightarrow \mathrm{CH_4} + 2\,\mathrm{H_2O}} \] Die Koeffizienten lauten also: **4 : 1 : 1 : 2**.

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Methin ist ein hypothetisches Molekül, das aus einem Kohlenstoffatom und einem Wasserstoffatom besteht (CH). Es gibt mehrere Gründe, warum Methin nicht stabil ist und in der Natur nicht vork... [mehr]

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Methin ist ein hypothetisches Molekül, das aus einem Kohlenstoffatom und einem Wasserstoffatom besteht (CH). Es gibt mehrere Gründe, warum Methin nicht stabil ist und in der Natur nicht vorkommt: 1. **Stabilität**: Methin hätte nur ein Wasserstoffatom, was bedeutet, dass es keine vollständige Valenzschale hat. Kohlenstoff benötigt vier Bindungen, um stabil zu sein. Mit nur einem Wasserstoffatom kann Kohlenstoff nicht die notwendige Stabilität erreichen. 2. **Reaktivität**: Ein Molekül wie Methin wäre extrem reaktiv, da es bestrebt wäre, zusätzliche Bindungen einzugehen, um eine stabilere Konfiguration zu erreichen. Diese hohe Reaktivität würde dazu führen, dass es sofort mit anderen Molekülen reagiert und somit nicht isoliert existieren kann. 3. **Chemische Struktur**: In der organischen Chemie sind Moleküle mit einer ungeraden Anzahl von Wasserstoffatomen im Allgemeinen instabil. Methan (CH₄) ist das einfachste stabile Molekül, das Kohlenstoff und Wasserstoff enthält, da es die vier Bindungen des Kohlenstoffs vollständig ausfüllt. Aufgrund dieser Faktoren ist Methin kein stabiler oder existierender Stoff in der Chemie.