Stunde 4 -
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Warum
verbinden sich Elemente, und nach welchen Regeln läuft das?
Grundlagen:
A Umriss des Periodensystems
B
Waagrecht im PS: Perioden.
Senkrecht im PS: Gruppen
C
Ordnungszahl = Protonenzahl
D
Index - taucht rechts vom Elementsymbol auf, wenn Elemente sich verbinden
Wir kümmern
uns nur um die 8 Hauptgruppen. Die achte Hauptgruppe heißt „Edelgase“.
1. Im
Grundzustand hat ein Element so viele Elektronen wie Protonen.
Grund: Ladungsausgleich
2. Die
Elektronen umkreisen den Kern auf „Schalen“.
3. Nahe
dem Kern passen wenig Elektronen in eine Schale, im weiteren Umkreis mehr:
1. Schale
2 e-
2. und 3. Schale 8 e-
4. und 5. Schale 18 e-
4. Die
Elektronen lagern sich von innen nach außen um den Kern, bis so viele da sind
wie
Protonen.
5. Die
Perioden im Periodensystem decken sich mit den Schalen um den Atomkern:
1. Periode = 1. Schale mit 2 e- 2. Periode = 2. Schale mit 8 e-
usw.
6.
Elemente reagieren chemisch nur mit den Elektronen ihrer äußersten Schale. Das
sind die
„Außenelektronen“.
7. Man
kann also aus dem Periodensystem ablesen, wieviele Elektronen einem Element zur
chemischen Reaktion zur Verfügung
stehen. Die Zahl seiner Hauptgruppe zeigt es an.
Beispiele:
Na hat 1 e-
Ca hat 2 e-
C hat 4 e-
N hat 5 e-
O hat 6 e-
Cl hat 7 e-
8. Die 8.
Hauptgruppe, die Edelgase, reagiert chemisch nicht. Sie hat je nach Sichtweise
eine
ganz gefüllte Außenschale,
oder ihre darauffolgende Schale ist ganz leer.
9. Alle
anderen Elemente versuchen, durch chemische Reaktion auch
„Edelgaskonfiguration“
ihrer Außenelektronen zu erreichen.
Also eine ganz mit e- gefüllte oder ganz geleerte
Außenschale.
Treffen zwei
verschiedene Elemente aufeinander, gibt das weiter links und unten im PS
stehende Element alle Außenelektronen
ab. Es erreicht so eine ganz geleerte Außenschale.
Das weiter rechts und oben im PS
stehende Element nimmt so viele Elektronen auf, dass es
acht Außenelektronen besitzt, also
eine gefüllte Außenschale.
Fluor (F) nimmt also immer 1 Elektron
auf und gibt nie ab. Cäsium (Cs) verhält sich
umgekehrt und gibt bei jeder
chemischen Reaktion 1 Elektron ab.
10. Stimmt
die Zahl der Elektronen, die der eine Partner abgibt, nicht überein mit der
Zahl
der Elektronen, die der andere Partner
aufnimmt, so entstehen Formeln mit Index, z.B.
H2O . Wer Elektronen
abgibt, steht in der Formel vorne.
Der Index in der Formel einer
Verbindung ist das „kleinste gemeinsame Vielfache“ (KgV)
bei dem sich Elektronen-Abgabe und
-Aufnahme der beiden Bindungspartner in Deckung
bringen lassen, geteilt durch die Zahl
der Elektronen, die ein Element aufnimmt oder
abgibt. Beispiel:
Ca gibt 2 e- ab. N nimmt 3 e- auf.
KgV aus 2 und 3 = 6 Drei Ca
sind
nötig, um die 6
e- zu liefern, die für die Edelgaskonfiguration von zwei N nötig
sind:
Ca3N2
Grund für diesen Bau von chemischen
Verbindungen: Die Elemente verhalten sich immer
so, dass in der Verbindung insgesamt
Ladungsausgleich herrscht.
Übungen
(in der Folgestunde gab es nochmal ein Übungsblatt
zum Thema "chemische Formeln")
Zu den Namen:
Es heißt hinten in der Verbindung Nitrid (N), Oxid (O), Sulfid (S) .
Ansonsten:
Der Name des Elementes erhält hinten in einer Verbindung die Nachsilbe -id.
Vorne
liest man immer den Namen des Elementes. Beispiel: HCl = Wasserstoff-Chlorid
Um die
vierte Hauptgruppe kümmern wir uns in der Klausur kaum. Es gibt nur CO2
und CS2.
Der Index
wird ab „2“ im Namen der Formel genannt.
2 = „di“
, 3 = „tri“
, 4 = „tetra“
,
5 = „penta“
, 6 = „hexa“
, 7 = „hepta“
, 8 = „octa“
, 9 = „nona“ , 10
= „deka“
chemische Reaktion:
Formel
Namen
Na trifft
auf F
Mg trifft
auf O
Bor trifft
auf Stickstoff
Mg trifft
auf Cl
Kalium
trifft auf Sauerstoff
Li trifft
auf N
Aluminium
trifft auf Brom
Mg trifft
auf N (Magnesium trifft auf
Stickstoff) Beispielrechnung:
Mg gibt 2
e- ab. N
nimmt 3 e- auf. KgV
= 2 x 3 = 6
Index für Mg
6 : 2 = 3
Index für N 6 : 3 =
2
Ergebnis: Mg3N2
Trimagnesium-Dinitrid
Al trifft auf O
Calcium
trifft auf Phosphor
B trifft
auf S |