Magnesiumoxid – Aufstellen der Lewis-Formel

Hallo, liebe Chemieinteressierte. Herzlich willkommen zum Video Lewisformeln Teil 6. In diesem Video möchte ich zeigen, wie Lewisformeln auf ionische Verbindungen angewendet werden können. Als Beispiel ich ein chemisches Teilchen, dass aus einem Atom Magnesium und einem Atom Sauerstoff besteht. Wie heißt die entsprechende chemische Verbindung? Richtig, es handelt sich um die chemische Verbindung Magnesiumoxid. Nehmen wir wieder unsere wichtigste chemische Informationsquelle, das Periodensystem der Elemente PSE zur Hand. Wir finden unter dem Symbol für Magnesium Mg einen Eintrag in der 2. Hauptgruppe. Das bedeutet, dass ein Magnesiumatom 2 Außenelektronen besitzt. Ich möchte jetzt das Magnesiumatom durch diese 2 Außenelektronen kennzeichnen. Für das Sauerstoffatom finden wir unter dem Symbol O im Periodensystem der Elemente PSE einen Eintrag in der 6. Hauptgruppe. Das bedeutet, dass ein Sauerstoffatom 6 Außenelektronen besitzt. Ich möchte jetzt das Symbol für das Sauerstoffatom O, durch die 6 Außenelektronen kennzeichnen. Wir erkennen sofort, dass die Oktettregel weder für das Magnesiumatom, noch für das Sauerstoffatom erfüllt wird. Daher wird auch von keinem der beiden Atome eine Edelgaskonfiguration erreicht. Aus den Erfahrungen, die wir in den letzten Videos gesammelt haben, wissen wir, dass Edelgaskonfigurationen durch die Herausbildung gemeinsamer Elektronenpaare erreicht werden können. Versuchen wir es doch einmal mit einer elektronischen Formel wie dargestellt. 3 Elektronenpaare befinden sich am Sauerstoffatom und das vierte Elektronenpaar ist ein gemeinsames Elektronenpaar zwischen dem Magnesiumatom und dem Sauerstoffatom. Im Ergebnis ist das Sauerstoffatom froh und guter Dinge, denn die Oktettregel wird für das Sauerstoffatom erfüllt. Das Magnesiumatom hingegen verfügt nur über 2 Außenelektronen, nämlich die beiden aus dem gemeinsamen Elektronenpaar. Damit wird die Oktettregel für das Magnesiumatom nicht erfüllt. Somit ist die hier dargestellte Struktur eines Teilchens Magnesiumoxid falsch! Erproben wir einen anderen Strukturvorschlag. Alle Außenelektronen, die vom Magnesiumatom und vom Sauerstoffatom geliefert werden, befinden sich jetzt ausschließlich am Sauerstoffatom. Das Symbol des Sauerstoffatoms mit seinen jetzt 8 Außenelektronen möchte ich zusätzlich in eine quadratische Klammer einschließen. Damit möchte ich ganz klar unterstreichen, dass sich die Außenelektronen nun nicht mehr am Magnesiumatom befinden. Die Zweielektronenregel für das Sauerstoffteilchen ist nun erfüllt. Auch wird die Oktettregel eingehalten und es besitzt schließlich Edelgaskonfiguration. Die gleiche elektronische Struktur wie das Neonatom. Das Sauerstoffteilchen verfügt nun über 8 Außenelektronen. Zwei Außenelektronen mehr, als ein Sauerstoffatom besitzt. Damit haben wir jetzt ein zweifach, negativ geladenes Sauerstoffion. Wie sieht das nun mit dem Magnesiumteilchen aus? Das Bild zeigt uns, dass es offensichtlich gar keine Außenelektronen mehr hat. Daher können wir also gar keine Aussagen mehr über die Erfüllung der einzelnen Regeln machen. Vielleicht können wir die Situation aber noch retten. Ich versuche ein Mal, die Sachlage unten links an einem Energieniveaudiagramm zu verdeutlichen. Ich möchte hier die Besetzung der ersten 3 Schalen des Magnesiumatoms mit Elektronen vorführen. Wir beginnen mit der erste Schale. Wasserstoff und Helium. Wir zählen weiter, in der zweiten schale. Lithium, Berölium, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Flur, Neon. Und schließlich in der dritten Schale Natrium, Magnesium. Die illustrierte Struktur ist die elektronische Struktur der ersten 3 Schalen des Magnesiumatoms. Was ist nun geschehen? In der 3. Schale befinden sich die Außenelektronen des Magnesiumatoms. Es sind 2 an der Zahl. Nach unser Darstellung wurden beide an das Sauerstoffatom abgegeben. Damit verfügt das Magnesiumatom in der 3. Schale über keinerlei Außenelektronen mehr. Wenn es in der 3. Schale aber keine Elektronen mehr gibt, dann wird die 2. Schale zur Außenschale und somit wird es eine komplette 8er Schale. Die Oktettregel wird erfüllt. Das Teilchen erwirbt Edelgaskonfigutaion, denn es hat jetzt die elektronische Struktur des Neonatoms erreicht. Das Magnesiumatom hat 2 Elektronen abgegeben. Es hat sich aus einem neutralen Atom in ein 2-fach, positiv geladenes Magnesiumion umgewandelt. Magnesiumoxid ist eine ionische Verbindung, denn es wird aus einzelnen Ionen, positiven und negativen Ionen aufgebaut. Bei derartigen chemischen Verbindungen ist stets Vorsicht bei der Verwendung von Lewisformeln geboten. Als finalen Schritt möchte ich noch die wirkliche Lewisformel für ein Teilchen Magnesiumoxid darstellen. Dafür werden die einzelnen Elektronenpaare durch Wallenzstriche ersetzt. Wir erhalten jetzt  die richtige Wallenzstrich-Schreibweise. So, das wär es für heute. Immer daran denken: Vorsicht bei der Verwendung von Lewisformeln bei Ionen Verbindungen. Ich wünsche Euch alles Gute. Bis zum Wiedersehen und Wiederhören. Tschüss.