physiker chemiker?

Question

wieso wird energie frei wenn sich 2 wasserstoffatome binden

Answer 1

Elektronen umkreisen den Atomkern nicht irgendwie und irgendwo, sondern auf bestimmten Bahnen mit unterschiedlichen Energie-Niveaus.
Wenn sich zwei H-Atome binden, fallen die Elektronen auf eine Bahn mit einem niedrigeren Energie-Niveau und geben dabei die Differenz zur alten Bahn / zum alten Niveau nach außen ab.

Answer 2

@festspieler:

Die Zeiten von Bohr sind spätestens seit Heisenberg vorbei. Elektronen bewegen sich nicht auf Bahnen um den Atpomkern, sondern befinden sich in einem ihrem Emergieniveau entsprechenden Aufenthaltswahrscheinlichkeitsraum (Das Ding heißt wirklich so). Die entsprechende Theorie nennt sich Orbitaltheorie und die Orbitale entsprechen den Aufenthaltswahrscheinlichkeitsräumen. Dein Modell zu übertragen ist aber korrekt, durch die Absenkung des Energieniveaus der Elektronen nach der Vereinigung bedeutet die entsprechende Freisetzung der Energie.

Answer 3

Oder aus anderer Sicht :
Wenn du die zwei Wasserstoffatome des bimolekularen Gases voneinander trennen möchtest, musst du sehr viel Energie aufwenden.
So ohne weiteres lässt sich kein Teilchen aus der energetisch günstigeren Edelgaskonfiguration bringen...

Dieselbe Energie wird natürlich wieder frei, wenn die beiden Teilchen sich wieder vereinen können.

Answer 4

Weil sie sich sonst nicht verbinden würden!
Ernst bei Seite. Paarweise gefüllte Elektronenorbitale sind energetisch immer günstiger als wenn sich nur ein einzelnes Elektron darin befindet.
Und die Edelgaskonfiguration
s1 ... (3xp + s2 ).... Ist energetisch noch günstiger.

Bei der Verbindung zu H2 wird ein gemeinsames Orbital gebildet, das dann der Edelgaskonfiguration von Helium.
Die Energie die also frei wird bei der Verbindung ist genau die Differenz der Energie der einzelnen s1 Orbitale und dem gemeinsamen Orbital beider Atome.

(Meine Fresse is das lange her)

Answer 5

1. meinst du kernfusion zu Heliumkern?
das hat nix mit elektronen zu tun, sondern mit atomkernen.

bei dieser fusion zweier atomkerne verbinden sich zwei Kerne mit Masse 1 zu einem Kern mit theoretischer Masse 2.
Aber eben nicht ganz 2, sondern ein bisschen weniger als 2 - und dieses "bisschen weniger als zwei" an Masse verpufft in Form von Energie (spätestens seit Einstein wissen wir ja, dass Masse gleich Energie ist.)

Warum ist das so? Die beiden Wasserstoff Kerne mit Masse 1 verbinden sich zu einem größeren System, sie werden aneinander gebunden. Dadurch, dass sie jetzt stark zusammenhalten, laos eine BINDUNGSENERGIE haben, reduziert diese Bindungsenergie die Masse um ein gutes Stück.
Und diese Masse, die da auf 2 fehlt muss ja wohin - raus aus dem Kern.
Und schon sprechen wir von Kernfusion.

2. meinst du Bindung zu einem H2-Molekül?
das haben meine vorschreiber ausreichend und gut erklärt.
die atome teilen sich ein elektron -> energetisch günstig zu helium-niveau -> energie wird frei (wesentlich weniger als bei Kernfusion, da liegt ca ein Faktor 100 dazwischen)

Answer 6

Da ich nicht annehme, dass du die Kernfusion zu Helium meinst, sondern die Verbindung von 2 H-Atomen zu einem H2-Molekül, sind es rein elektronische Wechselwirkungen. Beide Wasserstoffatome streben die energetisch niedrige Edelgaskonfiguration des Heliums an. Das tun sie, indem die Elektronen - wie man so schön sagt - gemeinsam benutzt werden. Mathematisch ist es eine Linearkombination der Atomorbitale (LCAO) und führt zu einer Spin-Spin-Kopplung. Beides zusammen wird als Energie frei gesetzt.

Answer 7

Das Zeug nennt sich "Bindungsenergie". Diese freiwerdende Energie bei der Bindung zweier Atome zu einem neuen Element ist der Grund, warum zwei Wasserstoffatome als Helium leichter sind, als zwei einzelne Wasserstoffatome.
Wo doch Helium lediglich aus zwei verschmolzenen Wasserstoffatomen besteht.
1+1=2. Laut der Gegenprobe muss 2-1=1 ergeben.
Eine zwei sieht aber anders aus als zwei einsen und hat auch einen anderen Stellenwert.
Da Masse und Energie äqivalent sind, also dieselben Grössen in verschiedenen Zuständen sind, muss beim Zusamenschluss Arbeit verrichtet werden.
Diese "Arbeit" wird beim Zusammenschluss von Materie als Energie frei und umgekehrt als Materie beim Zusammenschluss von Energie und ist der Grund dafür, dass Helium leichter ist als zwei Wasserstoffatome.

Also Wasserstoff+Wasserstoff = Helium - Bindungsenergie.
Oder. H+H=HE-Eb

Der Grund, warum Energie frei wird, ist das Unterschreiten einer Grenze.
Die dafür verantwortliche "starke Kernkraft", also die notwendige Bindungsenergie von Protonen, die zueinander halten, obwohl sie sich als positiv geladene Teilchen eigentlich abstossen müssten, ist gleich dem aufzuwendenden Druck, zwei gegenpolige Magneten gegen ihre Natur zusammenzupressen!
Bildlich gesprochen!
Es muss also Arbeit verrichtet werden. Und was macht verrichtete Arbeit? Sie wandelt Energie um.
So wie jeder Motor einen Auspuff hat, so ist Strahlung das Abfallprodukt verrichteter Bindungsenergie als aufzuwendender Arbeit bei der Zusammenpressung von Wasserstoff zu Helium.

Answer 8

ich hatte es gerade in physik, aber ich kann mich nicht genau daran erinnern :(