Was macht Stoffe instabil und warum?
Ich Suche diese Frage für die Schule, kann jedoch nichts finden, kann mir jemand weiterhelfen?
2 Antworten
Moin,
mit Stabilität eines Stoffes meint man (in der Regel) die thermodynamische Stabilität. Wenn ein Stoff "beliebig lange" existieren kann, bezeichnet man ihn als thermodynamisch stabil (zum Beispiel Kohlenstoffdioxid).
Wenn ein Stoff dagegen kontinuierlich (und sei es nur in kleinsten Mengen) in einen thermodynamisch stabileren Stoff umgewandelt wird, dann bezeichnet man ihn als instabil. Die Umwandlung erfolgt, weil dadurch ein Zustand erreicht wird, in dem die enthaltene freie Energie geringer ist und / oder in dem die Unordnung des Systems (Entropie) zunimmt.
Als metastabil bezeichnet man einen Stoff, wenn es zwar stabilere Zustände gäbe, diese aber nur erreicht werden können, wenn anfänglich ein größerer Energieaufwand nötig wäre, um die stabileren Zustände zu erreichen. Ein Beispiel dafür wäre der Kohlenstoff, der in Holzkohle enthalten ist. Der thermodynamisch stabilere Zustand wäre Kohlenstoffdioxid, aber du musst die Holzkohle entzünden, damit der Kohlenstoff mit dem Luftsauerstoff reagiert.
Wenn du Reaktionen betrachtest, die aus einer Hin- und einer Rückreaktion bestehen, dann gibt es noch den Begriff des "quasi-stabilen Zustands". Der ist erreicht, wenn sich das System im Gleichgewichtszustand befindet.
Was den zweiten Teil deiner Frage angeht, so kannst du darauf das "Totschlagargument" anbringen: "Die Thermodynamik".
Aber wenn du das konkret für einzelne Stoffe oder Stoffteile wissen willst, dann hängt das von verschiedenen Parametern ab und kann nicht so ohne weiteres beantwortet werden.
So ist beispielsweise Kohlensäure eine instabile Verbindung (die nur in einer geschlossenen Flasche quasistabil ist). Die Verbindung kann nicht isoliert werden. Sie existiert nur (in kleinen Mengen) in einem Gleichgewicht
H2CO3 --------> (<--) H2O + CO2
Kohlensäure zerfällt leicht in Kohlenstoffdioxid und Wasser. Das liegt daran, dass laut der Erlenmeyer-Regel Moleküle, bei denen zwei Hydroxy-Gruppen (OH-Gruppen) an ein und dasselbe Kohlenstoffatom gebunden sind, instabil sind und unter Abspaltung von Wasser zerfallen. Da Kohlenstoffdioxid in diesem Fall unter normalen Bedingungen ein Gas ist, entweicht es, wenn du eine Flasche mit kohlensäurehaltiger Flüssigkeit öffnest. Dadurch entziehst du dem Reaktionsgemisch eine Komponente, so dass die Rückreaktion (die Bildung der Kohlensäure) schlechter erfolgen kann. Deshalb verlieren solche Flüssigkeiten im Laufe der Zeit ihre Kohlensäure...
Aber es gibt noch andere Beispiele für instabile Systeme, die auf anderen Begebenheiten beruhen. Radikale sind beispielsweise prinzipiell instabile Zustände. Explosivstoffe auch. Bei anderen (organischen) Stoffen erfolgt manchmal leicht ein Zerfall unter Abspaltung von Kohlenstoffdioxid (Decarboxylierung) usw., usf.
Als stabil gelten dagegen zum Beispiel Edelgase, Edelmetalle oder Glas (obwohl das eher metastabil ist, da der thermodynamisch stabilere Zustand kristallin ist, während Glas eine seeehr zähflüssige Schmelze ist).
Ich hoffe, du kannst mit dieser Antwort etwas anfangen...
LG von der Waterkant.
Hi,
Ein Baum kann einen sehr stabilen Eindruck machen, sogar wenn man mit einem Auto dagegen fährt. Trotzdem verbrennt das Holz unter großer Wärmeentwicklung zu Asche. Warum passiert das nicht jetzt sofort mit jedem Baum? Weil man ihn erst anzünden muss.
Etwas chemischer ausgedrückt:
Ein Stoff ist instabil, wenn er die Aktivierungsschwelle überwinden kann und in einer exothermen Reaktion zu einem energieärmeren Stoff reagieren kann.
Das ist in den meisten Fällen der Schulchemie ausreichend. Später kommen dann Gleichgewichtsreaktionen dazu, deren Betrachtung etwas komplizierter ist.
m.f.G.
anwesende