Unterschied der Siedetemperatur bei Wasser und Wasserstoffperoxid?
Hey, ich sitze gerade vor meinen Chemie Hausaufgaben, die ich abgeben muss, damit sie dann bewertet werden können. Vielleicht kann mir einer Helfen... und zwar lautet die Frage:
Warum haben Wasser und Wasserstoffperoxid eine so unterschiedliche Siedetemperatur?
Ich hoffe einer kann mir helfen. Danke schonmal so im Voraus.
2 Antworten
Weil der Siedepunkt eine stoffspezifische Eigenschaft ist. Unterschiedliche Stoffe haben unterschiedliche Moleküle und somit auch unterschiedliche Siedepunkte. Das schließt allerdings nicht aus, dass es auch unterschiedliche Stoffe gibt, die (zufällig) denselben Siedepunkt haben.
Hallo Lilo18
zunächst einmal ist die molare Masse von H₂O₂ fast doppelt so groß wie die von H₂O.
H₂O-Moleküle sind planar und gewinkelt und können 2 Wasserstoffbrückenbindungen WBB eingehen.
http://www.ricki.ch/ct/chml/allg/script/Bindungen-Dateien/bild26.gif
H₂O₂ ist 2-fach gewinkelt. Die freien Elektronenpaare zwingen durch ihre Abstoßung die beiden H-Atome aus der Ebene und es einsteht kein ebenes sondern ein 'räumliches' Molekül.
Das ist hier in der Abbildung 3 gezeigt:
http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/wasserstoffperoxid/wasserstoffperoxid.htm
Jedes O-Atom mit seinen beiden freien Elektronenpaaren kann bis zu 2 Wasserstoffbrücken ausbilden, also insgesamt 4 pro Molekül. Durch diese anders geartete WBB wird die Struktur deutlich dichter und erklärt den deutlich höheren Siedepunkt gegenüber H₂O.
Leider habe ich keine Abbildung für die WBB von H₂O₂ gefunden, die den Unterschied erkennen lässt.
LG
Deine Anmerkung ist vollkommen richtig, deine Schlussfolgerung leider nicht.
Meine Überlegungen zu den unterschiedlichen WBB sollten sich nur auf die Sauerstoffmoleküle beziehen, was mir sprachlich leider nicht so recht gelungen ist.
H₂O kann 4 WBB bilden, davon 2 über das O-Atom.
H₂O₂ kann maximal 6 WBB bilden, davon 4 über die beiden O-Atome.
H₂O₂ könnte 6 WBB bilden, wenn genug H-Atome da wären. Oder ein einzelnes Molekül kann das mal, aber der Durchschnitt nicht. Im H₂O dagegen sind 4 WBB die Regel, weswegen Eis eine Strutur ähnlich dem Wurzit bildet, mit 4:4-Koordination. Interressant fände ich den Siedepunkt einer Mischung von H₂O₂ mit Ammoniak, das ja H-Atome im Überschuss hat.
Leider finde ich kein Zitat, das meine Überlegungen unterstützt. Sowohl in der Fachliteratur wie auch in Internetseiten wird sich über die WBB bei H₂O₂ ausgeschwiegen.
In der Fachliteratur findet man lediglich Aussagen, wie sie auch im Internet anzutreffen sind. Als Beispiel:
Die gewinkelte Struktur und geänderte Wasserstoffbrückenstruktur führt zu einer im Vergleich zu Wasser wesentlich höheren Dichte und etwas höheren Viskosität.
aus:
https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserstoffperoxid
Reines H 2O 2 ist auf Grund der Wasserstoffbrückenbindungen viskos
aus:
http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/wasserstoffperoxid/wasserstoffperoxid.htm
Noch ein Nachtrag:
Möglicherweise spielt bei den WBB auch eine Rolle, dass die Rotation um die O-O-Bindung im H₂O₂ gehemmt ist und auch in der flüssigen Phase cis- und trans-Konformationen existieren. Recht diffuse Einlassungen von Greenwood und Earnshaw weisen darauf hin.
Ich kann leider zu dieser Diskussion nicht viel beitragen, da ich selbst keine Ahnung habe. Thomas hat zweifellos recht, daß ein H₂O₂-Molekül im Schnitt nicht mehr als 2 H-Brücken zu seinen Nachbarn eingehen kann, dieselbe Zahl wie bei Wasser; andererseits scheinen mir die H-Brücken der beste Ansatz, die Sache zu erklären. Der Holleman schreibt (meiner Hervorhebungen):
In reinem, wasserfreiem Zustande bildet Wasserstoffperoxid eine praktisch farblose, in sehr dicker Schicht jedoch blaue, sirupöse (starke Vernetzung durch H-Brücken) Flüssigkeit ( Sdp. 150.2 °C; Dichte bei 20 °C 1.448 g cm`3), welche bei Abkühlung zu nadelförmigen, farblosen Kristallen vom Smp. -0.43 °C erstarrt
Insbesondere die sirupöse Kosistenz deutet auf H-Brücken. Meine schnelle Vermutung: Beim H₂O muß ein O zwei H-Brücken unterstützen, beim H₂O₂ jedoch nur eine, und daher sind sie beim H₂O₂ stärker.
Danke dir. Dies hört sich nach einer durchaus zutreffenden Erklärung an.
Mich wundert einfach, dass man weder über die WBB noch über den Grund der erhöhten Viskosität wirklich Genaueres erfährt.
starke Vernetzung durch H-Brücken wie im Hollemann geschrieben ließe sich auch für Wasser aussagen.
Nebenbei gesagt, bei Ammoniak (−39 °C) und Hydrazin (114 °C) ist es ähnlich; das Paar Methan und Ethan (−162 und −89 °C) mag ich dagegen nicht im gleichen Kontext aufführen, weil CH₄ durch sene Tetraedersymmetrie vdW-mäßig besonders arm ist.
Wasser kann auch 4 WBB eingehen. Deshalb siedet es so viel höher als Ammoniak oder Fluorwasserstoff. Es bleibt also die hohe Molmasse als Grund.