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Transkript Hauptgruppe – Wasserstoffverbindungen

Hallo liebe Freundinnen und Freunde der Chemie. Herzlich willkommen zu diesem Video, Periodensystem der Elemente Teil 6. Im 5. Teil dieser kleinen Reihe haben wir über die Systematisierung des Periodensystems gesprochen. Wir haben es in Perioden, das sind die Zeilen in dem die Elemente stehen, hier zum Beispiel die 3. Periode und in Hauptgruppen unterteilt. Das hier wäre die 5. Spalte, also die 5. Hauptgruppe. Im heutigen Video wollen wir eine wichtige Eigenschaft der chemischen Elemente in Abhängigkeit von der Nummer der Hauptgruppe feststellen.

So und da wir nicht alle Elemente benötigen, möchte ich zunächst die entfernen, die wir in der Schule weniger, oder sagen wir eigentlich fast gar nicht, antreffen. Für die Elemente gilt dann auch sinngemäß das, was wir über die Elemente sagen, die ich auf dem Tafelbild zurücklasse. Die Perioden benutzen wir für unsere Überlegungen nicht, ich kann sie deswegen weglöschen. Was wir benötigen, sind die Hauptgruppen, besser gesagt die Nummern der jeweiligen Hauptgruppe.

In dem Video geht es um die jeweiligen Verbindungen eines bestimmten Elementes mit dem chemischen Element Wasserstoff. So, und da beginnen wir mit einem klassischen Beispiel. Wir nehmen uns, was meint ihr, was wir uns nehmen? Na klar, das chemische Element Sauerstoff. Die Verbindung aus den chemischen Elementen Sauerstoff und Wasserstoff heißt, bevor wir die Formel aufschreiben, na? Wasser, richtig und dieses hat die Formel H2O. 2 Wasserstoffatome sind mit einem Sauerstoffatom verbunden. Nehmen wir uns jetzt das chemische Element Stickstoff, Symbol N. Die Verbindung aus Stickstoff und Wasserstoff heißt Ammoniak. Sie hat die chemische Formel NH3. Ein Stickstoffatom ist mit 3 Wasserstoffatomen verbunden. Jetzt gehen wir weiter zum chemischen Element Fluor. Das chemische Element Fluor kann ein einziges Wasserstoffatom binden. Wir erhalten die chemische Formel HF, das ist Fluorwasserstoff. In Wasser gelöst Fluorwasserstoffsäure oder auch für die Chemiker kurz genannt Flusssäure. Wie schaut es aus mit Neon? Neon ist ein Edelgas und die Edelgase heißen deswegen edel, weil sie keine chemischen Verbindungen eingehen. Zumindest die oberen 3 und dazu gehört Neon. Also, da gibt es keine Verbindung mit dem Wasserstoff. So und jetzt machen wir weiter mit dem Kohlenstoff, Symbol C und die Verbindung aus Kohlenstoff und Wasserstoff heißt Methan, richtig und Methan hat die Formel, wer hatte das schon in der Schule, CH4. Die nächsten Verbindungen mit Wasserstoff hat man in der Regel in der Schule nicht. Ich möchte sie euch aber trotzdem nennen, damit wir die Gesetzmäßigkeit später leichter verstehen. Bor bildet mit Wasserstoff eine Verbindung, die die chemische Formel BH3 hat. Man nennt diese Verbindung auch Boran. Auch Beryllium, das Metall bildet eine Verbindung mit Wasserstoff. Die Formel dafür ist BeH2. Das heißt, ein Berylliumatom bindet 2 Wasserstoffatome und es bildet sich daraus ein Molekül BeH2. Und schließlich landen wir beim Lithium. Auch eine Verbindung aus Lithium und Wasserstoff gibt es, sie hat die Formel LiH. Ein Lithiumatom bindet ein Wasserstoff-Atom, LiH.

So, Daten haben wir genug gesammelt. Jetzt kommt es darauf an, eine Gesetzmäßigkeit zu finden. Ich schreibe H und mache einen Kreis darum. Damit meine ich die Anzahl der Wasserstoffatome, mit dem jeweils ein Element verbunden ist. Beim Lithiumhydrit LiH ist das 1. Beim Berylliumhydrit BeH2 sind das 2 Wasserstoffatome, beim Boran BH3 sind das 3 Wasserstoffatome, bei Methan schon 4. So geht es aber nicht weiter. Beim Ammoniak NH3 sind das 3 Wasserstoffatome, beim Wasser H20 2 und beim Fluorwasserstoff schließlich ein einzelnes Wasserstoffatom, mit dem das Element verbunden ist. Die Nummer der jeweiligen Hauptgruppe des Elements schreibe ich darunter, diesmal benutze ich arabische Zahlen. Beim Lithiumhydrit Hauptgruppe 1, Berylliumhydrit Hauptgruppe 2, Boran Hauptgruppe 3, Methan Hauptgruppe 4, Ammoniak NH3 Hauptgruppe 5, Wasser H2O Hauptgruppe 6, Fluorwasserstoff HF Hauptgruppe 7. So, wir können also feststellen, dass für die Hauptgruppen 1 bis 4, das heißt, die Elemente Lithium, Beryllium, Bor und Kohlenstoff die Anzahl der Wasserstoffatome, mit denen das jeweilige Element verbunden ist, gleich der Nummer der Hauptgruppe ist. Das können wir folgendermaßen formulieren. Wir schreiben ganz einfach auf: H, die Anzahl der Wasserstoffatome in einem kleinen Kreis = HG, die Nummer der Hauptgruppe, auch in einem kleinen Kreis. Und für die Elemente der Hauptgruppen 5, 6 und 7, die Elemente Stickstoff, Sauerstoff und Fluor gilt, die Anzahl der Wasserstoffatome mit dem ein Atom dieses Elements sich verbinden kann, ist gleich 8 minus der Nummer der Hauptgruppe. Und dafür schreiben wir H in einem kleinen Kreis ist gleich 8 minus HG in einem kleinen Kreis, so damit haben wir eigentlich schon die Gesetzmäßigkeit herausgearbeitet. Wir wollen sie noch einmal üben für die 3. Periode, das heißt für die Elemente der 1. bis 7. Hauptgruppe von Natrium bis Chlor. Dafür nehme ich Kalium und Calcium weg und lösche das Wort Hauptgruppen, denn wir wissen ja nun, dass es sich um Hauptgruppen handelt, einmal weg. Beginnen wir mit dem chemischen Element Natrium. Wie lautet die Formel für die Verbindung aus Natrium und Wasserstoff?  Richtig, NaH, denn Natrium steht in der 1. Hauptgruppe. Demzufolge kann ein Natriumatom nur ein einziges Wasserstoffatom binden. Und jetzt kommen wir zum Magnesium. Wie sieht es beim Magnesium aus? Die Formel für die Verbindung aus Magnesium und Wasserstoff lautet MgH2. Richtig, denn Magnesium steht in der 2. Hauptgruppe, daher kann ein Magnesiumatom 2 Wasserstoffatome binden. Wie lautet die Formel der Verbindung aus den chemischen Elementen Aluminium und Wasserstoff? AlH3, richtig. Denn Aluminium steht in der 3. Hauptgruppe, daher kann ein Aluminiumatom 3 Wasserstoffatome binden. Silicium, Silan heißt diese Verbindung aus Silicium und Wasserstoff. Welche Formel hat sie? SiH4, richtig, denn Silicium steht in der 4. Hauptgruppe. Daher kann ein Siliciumatom 4 Wasserstoffatome binden. Wie viele Wasserstoffatome kann ein Phosphoratom binden? Phosphin PH3, wie komme ich darauf? Na ja ich nehme die Formel unten rechts für die Elemente der Hauptgruppe 5, 6 und 7. Die Anzahl der Wasserstoffatome berechnet sich aus 8 minus der Nummer der Hauptgruppe, das ist 5, 8-5=3. So, wir kommen zur Verbindung von Schwefel und Wasserstoff. Sie hat die Formel H2S einfach. Ein Schwefelatom kann 2 Wasserstoffatome binden. Weil, Formel unten rechts, 8 minus Nummer der Hauptgruppe 6=2. Und wie schaut es aus mit der Verbindung Chlor und Wasserstoff? Chlorwasserstoff, na klar Anzahl der Wasserstoffatome, Formel unten rechts, 8 minus Nummer der Hauptgruppe, das ist 7. 8-7=1, also HCl.

Was haben wir heute gelernt? Fassen wir zusammen. Bei Verbindungen der Hauptgruppenelemente mit Wasserstoff ist die Zahl der Wasserstoffatome, mit dem das Atom eines Elementes sich binden kann, gleich der Nummer der Hauptgruppe. Formel unten links für die Hauptgruppen 1-4. Und für die Hauptgruppen 5-7 gilt Anzahl der Wasserstoffatome = 8 minus Nummer der Hauptgruppe.

So meine Lieben. Ich hoffe ich habe euch nicht zu sehr ermüdet oder verärgert. Sollte dies sein und ihr habt etwas nicht verstanden, versucht euch die anderen Videos anzuschauen und zu verstehen.Wenn nicht schreibt mir einfach eine Mail oder postet rein, ich versuche euch zu helfen, so, dass ihr nicht verärgert seid und vielleicht ein bisschen Freude an Chemie gewinnen könnt. Alles Gute und viel Gesundheit. Tschüss.

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7 Kommentare
  1. Default

    Warum wird das Zeichen für Wasserstoff manchmal vorne (H2O) und manchmal hinten (LiH) geschrieben und gibt es eine Gesetzmäßigkeit dafür (zB immer in Hauptgruppe VI?)

    Von Johannarehberger, vor fast 3 Jahren
  2. 001

    "finde nicht die 7te Folge der staffel"

    Bitte sofatutor direkt ansprechen.

    Alles Gute

    Von André Otto, vor fast 3 Jahren
  3. Child learning difficulty 2591459

    finde nicht die 7te Folge der staffel

    Von Larswieland96, vor fast 3 Jahren
  4. 001

    Elektronegativität kleiner als H ==> vorne. Im anderen Fall ==> hinten.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 3 Jahren
  5. Default

    Ich weiß nicht, ob das wichtig ist, aber wieso steht bei manchen Verbindungen der Teil mit "H" vorne und bei manchen hinten? Gibt es dafür irgendeine Erklärung?

    Von Anny Dx, vor mehr als 3 Jahren
  1. 001

    Es geht hier nicht nur um die Achterschale. Noch wichtiger ist, dass Elektronenpaare entstehen. Für das Na-Atom ist es günstiger sein einziges Elektron an ein H-Atom abzugeben. Dann hat es nämlich die Achterschale und das H-Atom hat mit zwei Außenelektronen Edelgaskonfiguration (He) erreicht. Das ist einfacher und energetisch günstiger als die von dir vorgesclagene Variante. NaH ist nämlich tatsächlich "salzähnlich". Beim MgH2 ist es ähnlich.

    An dich ein dickes Lob für die gute Frage!

    Schön kritisch bleiben!

    Alles Gute

    André

    Von André Otto, vor etwa 5 Jahren
  2. Default

    Ab der 4. Hauptgrpppe ist mir klar,wie es funktioniert. Aber für 1-3 nicht. Natrum hat doch ein Elektron in der Außenschale, Wasserstoff auch. Da aber das Natrum nach 8 Elektronen strebt, müsste es doch 7 Wasserstoffatome binden wollen und nicht nur eines! Ebenso bei Magnesium (6) und Aluminium (5).

    Von Smiley97, vor etwa 5 Jahren
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