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Welchen Abstand haben Wasserstoffatome in einem PE Molekül
 
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Teapot
Gast





Beitrag Teapot Verfasst am: 29. Apr 2021 15:23    Titel: Welchen Abstand haben Wasserstoffatome in einem PE Molekül Antworten mit Zitat

Ẁelchen Abstand haben Wasserstoffatome zueinander in einem Polyethylen Molekül?

Und wenn man diesen Abstand mit elementarem Wasserstoff erreichen wollte, unter welchem Druck müsste man dann den Wasserstoff setzen?

Bei welchem Molekül ist der Wasserstoff unter Normalbedingungen am dichtesten beieinander?
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5029

Beitrag DrStupid Verfasst am: 29. Apr 2021 16:08    Titel: Re: Welchen Abstand haben Wasserstoffatome in einem PE Molek Antworten mit Zitat

Teapot hat Folgendes geschrieben:
Ẁelchen Abstand haben Wasserstoffatome zueinander in einem Polyethylen Molekül?


Die C-C-Bindung hat eine Länge von 154 pm, die C-H-Bingung eine Länge von 109 pm und die Bindungswinkel betragen 109°. Das ergibt einen Abstand von 225 pm bis 247 pm zwischen zwei benachbarten H-Atomen (je nachdem wie die C-C-Bindung gedreht ist.

Teapot hat Folgendes geschrieben:
Und wenn man diesen Abstand mit elementarem Wasserstoff erreichen wollte, unter welchem Druck müsste man dann den Wasserstoff setzen?


Die H-H-Bindung hat eine Länge von 74 pm. Das ist viel also kleiner - egal bei welchen Druck.

Falls Du atomaren Wasserstoff meinst, wird es kompliziert, weil dazu die Temperatur sehr hoch sein müsste. Um das zu berechnen, fehlen mir die Daten.

Teapot hat Folgendes geschrieben:
Bei welchem Molekül ist der Wasserstoff unter Normalbedingungen am dichtesten beieinander?


H2 (siehe oben)
Teapot
Gast





Beitrag Teapot Verfasst am: 30. Apr 2021 04:51    Titel: Re: Welchen Abstand haben Wasserstoffatome in einem PE Molek Antworten mit Zitat

Erst einmal vielen Dank für deine umfangreiche Antwort.

Zitat:

Die C-C-Bindung hat eine Länge von 154 pm, die C-H-Bingung eine Länge von 109 pm und die Bindungswinkel betragen 109°. Das ergibt einen Abstand von 225 pm bis 247 pm zwischen zwei benachbarten H-Atomen (je nachdem wie die C-C-Bindung gedreht ist.


Danke. Kann man die Bindungslängen eigentlich irgendwo nachschlagen oder wie kann man die berechnen?


Zitat:

Teapot hat Folgendes geschrieben:
Und wenn man diesen Abstand mit elementarem Wasserstoff erreichen wollte, unter welchem Druck müsste man dann den Wasserstoff setzen?


Die H-H-Bindung hat eine Länge von 74 pm. Das ist viel also kleiner - egal bei welchen Druck.

Falls Du atomaren Wasserstoff meinst, wird es kompliziert, weil dazu die Temperatur sehr hoch sein müsste. Um das zu berechnen, fehlen mir die Daten.


Bedeutet das also, wenn man 2 H-H-Bindungen verwenden wollte, dass die Moleküle voneinander einen größeren Abstand haben können, als wenn man einfach so ein PE Molekül nimmt, wo die Verbindungen zwischen den H Atomen zwar größer, aber dafür gleich vier Atome auf engstem Raum vorhanden sind.

Als Temperatur dachte ich an eine normale Zimmertemperatur. Also 20 °C.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5029

Beitrag DrStupid Verfasst am: 30. Apr 2021 12:12    Titel: Re: Welchen Abstand haben Wasserstoffatome in einem PE Molek Antworten mit Zitat

Teapot hat Folgendes geschrieben:
Kann man die Bindungslängen eigentlich irgendwo nachschlagen oder wie kann man die berechnen?


Google doch einfach mal nach "Bindungslänge".

Teapot hat Folgendes geschrieben:
Bedeutet das also, wenn man 2 H-H-Bindungen verwenden wollte, dass die Moleküle voneinander einen größeren Abstand haben können, als wenn man einfach so ein PE Molekül nimmt, wo die Verbindungen zwischen den H Atomen zwar größer, aber dafür gleich vier Atome auf engstem Raum vorhanden sind.

Als Temperatur dachte ich an eine normale Zimmertemperatur. Also 20 °C.


Wenn ich Dich richtig verstehe, dann möchtest Du wissen, wie hoch der Druck sein muss, damit molekularer Wasserstoff bei 20 °C die gleiche Menge von Wasserstoffatomen enthält, wie das gleiche Volumen Polyethylen. PE hat je nach Polymerisationsgrad eine Dichte von 900 kg/m³ bis 970 kg/m³. Wasserstoff macht rund 14,3 % der Gesamtmasse aus. Das ergibt 130 kg/m³ bis 140 kg/m³.

Diese Dichte ist mit molekularem Wasserstoff nicht zu erreichen. Daten für die Drucklagerung enden spätestens bei 1000 bar. Dann hat Wasserstoff mit Raumtemperatur eine Dichte von rund 50 kg/m³. Selbst metallischer Wasserstoff ist mit einer Dichte von 86 kg/m³ noch viel zu leicht und dafür braucht man schon mehrere Millionen bar.
Füsik-Gast
Gast





Beitrag Füsik-Gast Verfasst am: 30. Apr 2021 12:13    Titel: H-Abstand Antworten mit Zitat

Bindungslängen kann man für die unterschiedlichsten Verbindungen nachschlagen.
Zitat:
Bedeutet das also, wenn man 2 H-H-Bindungen verwenden wollte, dass die Moleküle voneinander einen größeren Abstand haben können, als wenn man einfach so ein PE Molekül nimmt, wo die Verbindungen zwischen den H Atomen zwar größer, aber dafür gleich vier Atome auf engstem Raum vorhanden sind.

Das verstehe ich nicht,worum geht es dir genau,etwas um Wasserstoffspeicherung?
In bestimmten Metallhydriden hast relativ hohe H-Dichten im Festkörper,aber auch dort sind die Abstände zwischen zwei H noch größer als im einzelnen H2-Molekül.

Füsik-Gast.
Teapot
Gast





Beitrag Teapot Verfasst am: 30. Apr 2021 14:12    Titel: Antworten mit Zitat

Ich versuch mal eure beiden Fragen zusammenzufassen.

Eigentlich geht es mir um die Frage, bei möglichst Normalbedingungen, also bspw. 1 bar Druck und 20 °C Temperatur möglichst viele Wasserstoffatome in einem bestimmten kleinen Volumen zu haben.

Und da war halt meine Überlegung, dass man hier über bestimmte Kohlenstoffverbindungen mehr Wasserstoffatome in dieses gedachte Volumen bringen könnte, als wenn man den Wasserstoff in atomarer Form oder als molekularer H-H Wasserstoff unter Druck in dieses Volumen bringt.

Daher habe ich mir mal ein paar Festkörper Kohlenstoffverbindungen angesehen und hielt daher PE für eine gute Wahl.

Die nächste Überlegung wäre jetzt, den Wasserstoff durch Tritium zu ersetzen.
Dann hätte man also tritumbasiertes PE.
Da Tritium sich chemisch genauso verhalten dürfte, wie normaler Wasserstoff, müsste das möglich sein.

Da man einen Kunststoffkamm bei Reibung mit einem Stück Fell elektrisch aufladen kann, müsste das gleiche auch mit einzelnen PE Molekülen möglich sein.

Wenn das der Fall ist, dann sollte es auch möglich sein, die PE Moleküle in einem elektrischen oder magnetischen Feld zu bewegen, also durch diese Felder zu beeinflussen.

Wenn man dann Trtiumbasierte PE Moleküle in einen Fusor leitet, stelle ich mir vor, mehr Fusionsprozesse durchführen zu können, weil in den PE Molekülen ja die Tritiumatome viel näher beieinander sind, als dies bei einem gasförmigen atomaren Tritium und Deuterium Gemisch der Fall wäre.

Das wäre so die Grundüberlegung.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5029

Beitrag DrStupid Verfasst am: 30. Apr 2021 19:17    Titel: Antworten mit Zitat

Teapot hat Folgendes geschrieben:
Wenn man dann Trtiumbasierte PE Moleküle in einen Fusor leitet, stelle ich mir vor, mehr Fusionsprozesse durchführen zu können, weil in den PE Molekülen ja die Tritiumatome viel näher beieinander sind, als dies bei einem gasförmigen atomaren Tritium und Deuterium Gemisch der Fall wäre.


Die Energie, auf die ein Ion im elektrischen Feld beschleunigt wird, hängt von seiner Ladung und der Beschleunigungsspannung ab. Die Geschwindigkeit, die es dabei erreicht, ist um so kleiner, je schwerer es ist. Deshalb erscheint es mir nicht sonderlich sinnvoll, Makromoleküle zu verwenden. Die Effizienz würde steigen, wenn das PE vor der Beschleunigung depolymerisiert wird. Dann ist aber der Vorteil der hohen Wasserstoffdichte dahin.

Ich könnte mir höchstens vorstellen, ein Target aus Polyethylen im Zentrum des Fusors zu plazieren. Damit würde sich zwar die Energie einzelner Kollisionen auf die Hälfte reduzieren, aber dafür sollte ihre Wahrscheinlichkeit steigen. Allerdings kollidieren dann auch viele Ionen mit den Kohlenstoffatomen. Ich weiß nicht, ob das zu unerwünschten Effekten führen würde.

Eventuell kommen auch Lithiumborhydrid (mit 122 kg/m³ Wasserstoff) oder Lithiumhydrid (mit 98 kg/m³ Wasserstoff) in Frage. Aber da haben die Fremdatome wohl noch größeren Einfluss auf die Kernreaktionen.
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