Magnesiumoxid – Aufstellen der Lewis-Formel

Magnesiumoxid in der Chemie

Magnesiumoxid, auch unter dem Namen Magnesia bekannt, ist eine chemische Verbindung bestehend aus den Elementen Magnesium $\left( \ce{Mg} \right)$ und Sauerstoff $\left( \ce{O} \right)$. Die Summenformel von Magnesiumoxid lautet $\ce{MgO}$. Wie diese Verbindung genau aufgebaut ist, sehen wir uns hier an. Dazu stellen wir Magnesiumoxid in der Lewis-Schreibweise dar. Außerdem gehen wir noch auf einige Eigenschaften von Magnesiumoxid ein.

Magnesiumoxid – Steckbrief

Im folgenden Steckbrief sind die wichtigsten Eigenschaften von Magnesiumoxid aufgelistet:

Magnesiumoxid – Aufstellen der Gleichung mit Lewis-Formeln

Wie bereits erwähnt, besteht Magnesiumoxid aus den Elementen Magnesium und Sauerstoff. Das Element Magnesium steht in der II. Hauptgruppe und in der dritten Periode im Periodensystem der Elemente. Daraus können wir ableiten, dass ein Magnesium-Atom über drei besetzte Elektronenschalen verfügt – mit zwei Außenelektronen auf der äußersten Schale, die auch als Valenzelektronen bezeichnet werden. Das Element Sauerstoff steht im Periodensystem in der VI. Hauptgruppe und in der zweiten Periode. Ein Sauerstoff-Atom besitzt demzufolge zwei besetzte Elektronenschalen und sechs Außenelektronen.

Dir sollte bereits bekannt sein, dass in Verbindungen die Oktettregel erfüllt sein muss, das heißt, jedes Atom einer chemischen Verbindung muss über acht Valenzelektronen verfügen und damit die Edelgaskonfiguration erreichen. In Verbindungen, in denen die Atome über kovalente Bindungen zu Molekülen verbunden sind, teilen sich die beteiligten Atome ein oder mehrere Elektronen, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen. Das lässt sich mit Lewis-Formeln darstellen. Anders als bei einfachen Summenformeln werden bei der Lewis-Schreibweise nämlich die Außenelektronen mitgezeichnet. Ein Elektronenpaar wird in der Lewis-Formel als zwei Punkte oder, noch vereinfachter, als (Valenz-)Strich dargestellt.

Allerdings setzt sich Magnesiumoxid nicht aus kovalent gebundenen Molekülen zusammen. Würden sich Magnesium und Sauerstoff Valenzelektronen teilen, könnte Sauerstoff zwar die Oktettregel erfüllen, Magnesium jedoch nicht. Aus diesem Grund gehen die Atome im Magnesiumoxid stattdessen eine ionische Bindung ein, also eine Ionenbindung. Ein Magnesium-Atom gibt seine zwei Außenelektronen vollständig ab, diese gehen auf das Sauerstoff-Atom über. Sauerstoff besitzt damit die Edelgaskonfiguration von Neon, ist dabei allerdings zweifach negativ geladen. Es entsteht ein Sauerstoff-Ion $\left( \ce{O^{2-}} \right)$. Durch die Abgabe der Elektronen wird aus einem Magnesium-Atom das zweifach positiv geladene Magnesium-Ion $\left( \ce{Mg^{2+}} \right)$. Die dritte Schale von Magnesium ist damit unbesetzt – so wird die zweite Schale zur neuen Außenschale des Atoms. Auf dieser befinden sich bereits acht Elektronen, somit hat das Magnesium ebenfalls die Edelgaskonfiguration von Neon erreicht.
Unterschiedlich geladene Ionen ziehen sich an und gehen eine stabile Verbindung ein. Aus diesem Grund verbinden sich $\ce{Mg^{2+}}$ und $\ce{O^{2-}}$ zu $\ce{MgO}$. So entsteht die Ionenbindung – also ein Salz – wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Wie du in der Abbildung siehst, lassen sich auch ionische Verbindungen mit Lewis-Formeln darstellen. Die Außenelektronen der beiden Ausgangsstoffe werden mit Punkten bzw. Strichen dargestellt. Bei der Darstellung der Verbindung ist zu beachten, dass es bei der Ionenbindung keine bindenden Elektronenpaare gibt. Die beiden Außenelektronen des Magnesium-Atoms sind vollständig auf das Sauerstoff-Atom übergegangen. Demnach ist dieses von vier Valenzstrichen ($= 8$ Valenzelektronen) umgeben und trägt eine zweifach negative Ladung. In ähnlicher Weise haben wir hier noch die $8$ Valenzelektronen der neuen Außenschale des Magnesium-Atoms in grün eingezeichnet. Normalerweise würde man diese jedoch weglassen und lediglich die zweifach positive Ladung an das Elementsymbol des Kations setzen. Auch die eckigen Klammern haben wir lediglich zur Verdeutlichung der Abgrenzung zwischen Anion und Kation eingezeichnet. Eine vereinfachte Lewis-Formel der Verbindung könnte man also auch so schreiben:

$\ce{Mg^{2+}}~{\vert{\overline{\underline{\text{O}}}}\vert}{}^{2-}$

Da es sich um eine ionische Verbindung handelt, wird Magnesiumoxid zu den Salzen gezählt. Das trifft allerdings nicht auf alle Oxidverbindungen zu. Wir wollen uns nun noch ein paar Details zu diesem besonderen Stoff ansehen.

Herstellung von Magnesiumoxid

Durch das Brennen des Magnesiumminerals Magnesit, chemisch gesehen Magnesiumcarbonat $\left( \ce{MgCO3} \right)$, bei einer Temperatur von ca. $\pu{800°C}$ entsteht Magnesiumoxid. Dabei wird Kohlenstoffdioxid $\left( \ce{CO2} \right)$ nach folgender Reaktionsgleichung freigesetzt:

$\ce{MgCO3 \, ->[\pu{800°C}] \, MgO + CO2}$

Magnesiumoxid wird auch bei der Verbrennung von elementarem Magnesium gebildet:

$\ce{2 Mg + O2 \, -> \, 2 MgO}$

Allerdings kommt Magnesium in seiner reinen, elementaren Form nicht natürlich auf der Erde vor. Viel bedeutender ist der umgekehrte Prozess – die Gewinnung von reinem Magnesium aus Magnesiumoxid.

Verwendung von Magnesiumoxid

Magnesiumoxid ist ein wichtiger Ausgangsstoff für die Herstellung von Magnesiummetall, also elementarem Magnesium, welches vielfältige Anwendungsbereiche in der Industrie besitzt. Aber auch Magnesiumoxid ist ein wichtiger Grundstoff in der Chemie und wird zum Beispiel bei der Herstellung von Buntmetallen, Edelstahl, Glas und einigen weiteren Baustoffen verwendet. Darüber hinaus kommt Magnesiumoxid in der Pharmaindustrie zum Einsatz und ist ein Lebensmittelzusatzstoff. Aber auch Tafelkreide in der Schule enthält oft Magnesiumoxid.

Ausblick – das lernst du nach Magnesiumoxid – Aufstellen der Lewis-Formel

Als nächstes versuche dich am Aufstellen von Valenzstrichformeln und stärke dein Verständnis der verschiedenen Bindungsarten.
Wiederhole die Oktettregel und die Bedeutung der Valenzelektronen für chemische Bindungen und erkunde die faszinierenden Zusammenhänge bei chemischen Bindungen!

Häufig gestellte Fragen zum Thema Magnesiumoxid – Aufstellen der Lewis-Formel