Hallo,
ich habe eine wichtige Frage für ein Schulreferat und würde mich sehr über eine Antwort freuen.
Warum haben Treibhausgase unterschiedlich große Auswirkungen auf das Klima?
Liegt es an der größe der Moleküle oder an der Zeit die sie in der Atmosphäre sind oder an etwas ganz anderem?
Noch einmal danke im Vorraus.
Dominik
Hallo Dominik,
Du weißt sicher, dass Moleküle aus Atomen zusammengesetzt sind. Die Bindung erfolgt Valenzelektronen auf den äußeren Schalen der Atome; es können Einfachbindungen z.B. H-H, Doppelbindungen z.B. O=O oder auch Dreifachbindungen, zum Beispiel N=N sein. Sie können nicht nur gleiche (s.o.), sondern auch verschiedenartige Atome miteinander verbinden, zum Beispiel H-O-H oder O=C=O, Ladungsunterschiede können diese Bindung noch verstärken.
Stelle Dir diese Bindungen aber nicht unbedingt so vor, wie die Stäbchen oder Druckknöpfe aus dem Molekülbaukasten im Chemieunterricht, falls Euer Lehrer so etwas verwendet, um räumliche Strukturen zu veranschaulichen, sondern eher wie Metallfedern, die stramm oder weich sein können; solche federnden System können Energie abfangen, so wie ein Trampolin die Bewegungsenergie eines Springers, der nach unten fällt, dessen Energie aufnimmt wird, für einen Moment speichert, dann diese an den Springer zurückgibt und diesen wieder hochschleudert.
Alle Energie - abgesehen von Erdwärme und Vulkanismus - die wir auf der Erde empfangen, stammt von der Sonne, die ein gewaltig strahlender Kernfusionsofen ist. Hätte die Erde keine Atmosphäre - wie der Mond - würde am Tag nur der Gesteinsmantel erwärmt und in der nacht wieder ins Weltall abgestrahlt werden. Die verschiedenen Gasmoleküle absorbieren jedoch einen Teil der abgestrahlten Wärmestrahlung und geben Sie erst zeitverzögert ab (wie ein Nachtspeicherofen). So wie es Tampolins gibt, die weich und solche, die hart gefedert sind, gibt es auch Moleküle, die unterschiedliche Schwingungsfrequenzen haben.
Vielleicht hast Du einmal gehört, dass - in früheren Zeiten - Soldaten im sogenannten Gleichschritt bei Militärparaden maschieren mussten. Dieser Gleichschritt war aber verboten, wenn Soldaten über Brücken marschierten, man befürchtete - obwohl ich von so einem Fall nie gehört habe - die Brückenkonstruktion mitschwingen könnte, und die Brücke einstürzen könnte. Dieses Phänomen heißt Resonanz, eigentlich gibt es in jeder Physiksammlung jene zwei Stimmgabeln auf Holzkonstruktion. Der Lehrer schlägt eine an, hält sie dann fast, aber die zweite Stimmgabel gibt dennoch einen Ton. Wie sich jede Stimmgabel verstellen lässt und dann mehr oder weniger mitschwingt, hat auch jede Molekülsorte (also auch die verschiedenen Komponenten der Luft) ihr eigenes Mitschwingverhalten gegenüber der ins Weltall zurückgeworfenen Wärmestrahlöung der Sonne. Besonders ausgeprägt ist dies beim CO2 (zwei CO-Doppelbindungen), beim CH4, (vier CH-Einfachbindungen), oder auch beim N2O (ein besonderes Resonanzsystem zwischen Einfach- und Doppelbindungen).
Es spielt also weniger die Molekülgröße eine Rolle, als die Art der Bindung; dieser Effekt spielt nicht nur beim Treibhauseffekt eine Rolle, sondern auf ihm beruht auch ein sehr wichtiges Verfahren zur Strukturaufklärung von Molekülen, nämlich die Infrarotspektrometrie, die besonders auf die CO-Bindung, die ja auch für organische Moleküle von großen Bedeutung ist, anspricht.