Was macht Licht mit einem Molekül?
Licht besteht aus Teilchen, den Photonen. Je kürzer die Wellenlänge, desto höher die Energie der Photonen. Ein Molekül absorbiert nur Photonen mit der passenden Energie, alle anderen gehen hindurch.
| Licht | Photonenenergie | Was mit dem Molekül passiert | Moleküle im Simulator |
|---|---|---|---|
| Mikrowellen | Am niedrigsten | Das Molekül rotiert | H2O |
| Infrarotlicht | Niedrig | Bindungen schwingen | CO, CO2, CH4, H2O, NO2, O3 |
| Sichtbares Licht | Mittel | Ein Elektron wird angeregt, und das Molekül sendet Licht aus | NO2 |
| Ultraviolettes Licht | Hoch | Eine Bindung bricht, und das Molekül zerfällt | NO2, O3 |
Ein Mikrowellenherd funktioniert nach diesem Prinzip: Mikrowellen versetzen die Wassermoleküle im Essen in Rotation, und das erwärmt das Essen.
Warum halten Treibhausgase Wärme zurück?
Sonnenlicht erwärmt den Boden. Der warme Boden strahlt diese Wärme als Infrarotlicht wieder ab. CO2, CH4 und H2O absorbieren dieses Licht und senden es in alle Richtungen wieder aus. Ein Teil der Wärme kommt zum Boden zurück, und so hält die Atmosphäre Wärme fest. Das nennt man Treibhauseffekt.
N2 und O2, die den größten Teil der Luft ausmachen, absorbieren kein Infrarotlicht. Sie sind unpolare Moleküle aus zwei gleichen Atomen, und ihre Ladungsverteilung ändert sich nicht, wenn sie schwingen. Auch CO2 ist unpolar, aber beim Schwingen wird seine Ladungsverteilung für einen Moment ungleichmäßig. Deshalb absorbiert es Infrarotlicht.
Wovor schützt die Ozonschicht?
Ozon, O3, absorbiert ultraviolettes Licht der Sonne und zerfällt dabei in O2 und ein Sauerstoffatom. Dadurch erreicht der größte Teil des gefährlichsten ultravioletten Lichts der Sonne den Boden nicht.
Probier Moleküle und Licht in der App Nalukh chem aus
Wähle eine Lichtart und ein Molekül und beobachte, was passiert. Dieser Simulator gehört zum vollen Zugang. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung freigeschaltet.
Wie benutzt du den Simulator?
- Wähle in der unteren Reihe eine Lichtart: Mikrowellen, Infrarotstrahlen, Sichtbares Licht oder Ultraviolettes Licht. Die Photonenenergie nimmt von links nach rechts zu.
- Wähle rechts in der Liste ein Molekül: CO, N2, O2, CO2, CH4, H2O, NO2 oder O3.
- Die Lichtquelle sendet von selbst Photonen aus. Warte etwa 2 Sekunden, bis das erste Photon das Molekül erreicht.
- Der Zustand des Moleküls erscheint oben links: Licht geht hindurch, Rotiert, Schwingt, Strahlt aus oder Es ist zerfallen!.
Aufgaben für den Simulator
- Wähle Infrarotstrahlen und prüfe die Moleküle nacheinander. N2 und O2 lassen das Licht durch, die anderen sechs schwingen.
- Wähle NO2 und schalte das Licht von links nach rechts durch. Mikrowellen gehen hindurch, dann schwingt das Molekül, sendet Licht aus und zerfällt.
- Wähle O3 und schalte Ultraviolettes Licht ein. Auf dem Bildschirm steht Es ist zerfallen!, und das Molekül spaltet sich in O2 und O.
- Wähle Mikrowellen und prüfe alle Moleküle. Nur H2O rotiert.
