zuurstof

als er van waterstofatomen en zuurstofatomen water wordt gevormd, dus een H2O molecuul, hoe kan dat eigenlijk want zuurstof komt toch alleen als tweeatomig molecuul voor, die kan dan toch niet zomaar loslaten van die andere om water te vormen? hoe zit dat eigenlijk?

[mathfreak]

watermeisje schreef op 23-02-2007 @ 14:39 :
als er van waterstofatomen en zuurstofatomen water wordt gevormd, dus een H2O molecuul, hoe kan dat eigenlijk want zuurstof komt toch alleen als tweeatomig molecuul voor, die kan dan toch niet zomaar loslaten van die andere om water te vormen? hoe zit dat eigenlijk?

Ga voor het opstellen van de reactievergelijking uit van H₂(g) + O₂(g) -> H₂O(g). Zoals je ziet hebben we nu rechts 1 O-atoom minder dan links. Om dat goed te maken vervangen we H₂O door 2H₂O. Nu hebben we links echter 2 H-atomen minder dan rechts. Om nu ook het aantal H-atomen kloppend te krijgen vervangen we H₂ door 2H₂. Dit levert uiteindelijk als gevraagde reactievergelijking 2H₂(g) + O₂(g) -> 2H₂O(g).

oke, maar wat ik dan nog niet helemaal snap is dat als die twee-atomige zuurstofatomen door de lucht ineens van elkaar loslaten, want in een watermolecuul komt maar één zuurstofatoom voor, dus dan zouden ze niet meer twee atomig zijn

[mathfreak]

watermeisje schreef op 23-02-2007 @ 15:03 :
oke, maar wat ik dan nog niet helemaal snap is dat als die twee-atomige zuurstofatomen door de lucht ineens van elkaar loslaten, want in een watermolecuul komt maar één zuurstofatoom voor, dus dan zouden ze niet meer twee atomig zijn

Het klopt dat een watermolecuul maar 1 zuurstofatoom bevat, maar in een reactie moet het totale aantal atomen voor en na de reactie gelijk zijn. Dat betekent dat je dus 2 waterstofmoleculen en 1 zuurstofmolecuul nodig hebt om water te vormen, en dat je dan ook precies 2 watermoleculen in je reactie krijgt om zo de reactie kloppend te maken, zoals dat heet.
Zuurstof komt overigens niet alleen als 2-atomig molecuul voor. Er bestaat naast de gewone zuurstofmoleculen nog een ozonmolecuul dat uit 3 zuurstofatomen bestaat, en dat bij elektrische ontladingen in de lucht ontstaat volgens 3O₂(g) <-> 2O[/sub]3[/sub](g). Zoals uit deze reactie blijkt heb je 3 gewone zuurstofmoleculen nodig om 2 ozonmoleculen te krijgen. Merk op dat je links en rechts in totaal 6 zuurstofatomen hebt, maar dat ze links en rechts verschillend zijn gerangschikt: links in 3 gewone zuurstofmoleculen en rechts in 2 ozonmoleculen. Op dezelfde wijze kun je zeggen dat de zuurstofatomen in de reactie 2H₂(g) + O₂(g) -> 2H₂O(g) links en rechts verschillend gerangschikt zijn. Links zitten ze gerangschikt in 1 zuurstofmolecuul en rechts in 2 afzonderlijke watermoleculen.

[sdekivit]

watermeisje schreef op 23-02-2007 @ 15:03 :
oke, maar wat ik dan nog niet helemaal snap is dat als die twee-atomige zuurstofatomen door de lucht ineens van elkaar loslaten, want in een watermolecuul komt maar één zuurstofatoom voor, dus dan zouden ze niet meer twee atomig zijn

ik weet niet wat je scheikundeniveau is maar kort gezegd: Ja dat is wel wat er gebeurt.

--> bij voldoende H2 in aanwezigheid van O2 zal zich spontaan water vormen.

[ILUsion]

sdekivit schreef op 24-02-2007 @ 09:06 :
ik weet niet wat je scheikundeniveau is maar kort gezegd: Ja dat is wel wat er gebeurt.

--> bij voldoende H2 in aanwezigheid van O2 zal zich spontaan water vormen.

Inderdaad is dat gewoon wat er gebeurt. Iets meer stof die je misschien helpt dit alles te begrijpen: je zal al wel gehoord hebben van de octetstructuur/edelgasconfiguratie waarin atomen willen verkeren voor stabiliteit. Stabiliteit komt er in feite op neer om zo weinig mogelijk inwendige energie te bezitten (het klinkt een raar doel, maar het komt erop neer dat als je heel weinig energie hebt, je er geen extra kan verliezen, terwijl als je veel energie hebt, heb je er heel veel energie niet van nodig en kan je die energie dus ook verlizen aan de buitenwereld).

Elk element verkiest bij een bepaalde toestand (temepratuur, druk, ...) in een bepaalde vorm voor te komen, ook zo met chemische verbindingen. Bekijk het makkelijk voorstelbaar voorbeeld van water bij standaard atmosferische druk van 1013 hPa. We weten allemaal dat water dan op 0 graden C zal stollen naar ijs of smelten naar water. Maar stel dat je ijs (< 0 C) in een warme oven brengt (laat ons zeggen > 100 C), dan blijf je toch nog enige tijd ijs behouden, hoewel het vrij snel zal smelten. Dit in tegenstelling tot de algemene bekendheid dat water boven de 100 C in gasvormige toestand zal voorkomen. In feite verkeert enkel waterdamp boven 100 C in een soort van stabiele toestand, andere toestanden kunnen ook bestaan, maar ze zullen nooit zo lang kunnen bestaan als de stabiele toestand.

Hetzelfde gebeurt in feite met die atomen: O2 is onder normale toestand zo beschikbaar, maar O2 kan gerust opsplitsen in 2 O-atomen, weliswaar met de beperking dat deze toestand niet de beste is (want geen octetstructuur), bij het botsen van 2 ongeboden O-atomen zullen ze dus liever binden dan weer uit elkaar te gaan. Op deze subatomaire structuur heb je heel veel veranderingen die mogelijk zijn op heel korte tijd. Waarhet ijs uit ons vorige voorbeeld nog wel enkele seconden kan bestaan, zal O in ongebonden toestand slechts een gigantisch korte periode bestaan voor wat op die schaal normale tijdsduren zijn (ik gok enkele nanoseconden, maar ik ben hier echt niet zeker van, dus neem deze duur niet aan als waar!).

Waar we het hier in feite over hebben zijn reactiemechanismes, die weergeven hoe een reactie op moleculair niveau in welke bepaalde volgorde plaatshebben. Hierbij zijn grotere reacties opgebouwd uit verschillende kleine (elementaire) reacties die beperkt zijn tot het samenkomen van 1, 2 en soms 3 moleculen (veel meer is niet waarschijnlijk). Hoe het exacte mechanisme van je reactie in elkaar zit, kan ik je niet met zekerheid zeggen, maar op het algemeen komt het wel erop neer dat de volgende stappen zullen plaatshebben:
O2 --> O + O : de binding in O2 lost
H2 + O --> H2O : een O-atoom komt tussen beide H-atomen, en bindt ermee.
Op chemisch juist niveau kan het nog wel iets ingewikkelder zijn, maar vag geschetst zal het daar wel op neerkomen.

Je ziet direct dat er voor elke O2-molecule 2 H2-moleculen nodig zijn om alles helemaal op te gebruiken, dit is dan ook hetgene dat in de reactievergelijking te zien is.

Het komt er inderdaad op neer dat de bi-atomaire zuurstof (O2) splitst in 2 monomoleculaire zuurstof-atomen (natief zuurstof/atomair zuurstof), dat is op zich geen probleem, vermits er geen massa verloren gaat; hetgene een van de basisprincipes van de natuur is.