Transkript Valenzelektronen – ihre Bedeutung für chemische Bindungen
Valenzelektronen und chemische Bindungen
Hallo! Weißt du eigentlich, wie ein Atom aufgebaut ist. Es besteht aus Neutronen und Protonen im Kern und Elektronen in der wesentlich größeren Atomhülle. In diesem Video lernst du mehr über die Elektronen eines Atoms, wobei wir uns besonders die äußersten Elektronen ansehen wollen, die auch Valenzelektronen genannt werden. Aber was macht diese Elektronen so besonders?
Dazu schauen wir uns den Aufbau eines Atoms an. Um den Atomkern herum befinden sich die Elektronen. Die Elektronen sind jedoch nicht frei im Raum verteilt sondern befinden sich nur in bestimmten Abständen zum Atomkern, den so genannten Schalen. Jede Schale kann nur eine bestimmte Anzahl von Elektronen fassen. Die innerste Schale kann maximal nur 2 Elektronen aufnehmen. Jede weitere Schale der Hauptgruppenelemente kann hingegen maximal 8 Elektronen fassen. Doch besonders interessant ist die äußerste Schale eines Atoms. Auf dieser liegen nämlich die Außenelektronen, die sogenannten Valenzelektronen. Valenz bedeutet nichts anderes als “Bindung” - die Valenzelektronen sind also die Elektronen, die an der chemischen Bindung teilnehmen.
Doch was unterscheidet die Valenzelektronen von den anderen Elektronen? Sie sind für das chemische Verhalten der Elemente verantwortlich. Elemente mit gleicher Anzahl an Außenelektronen zeigen auch ähnliches Reaktionsverhalten, da bei chemischen Reaktionen immer nur die Elektronen der äußersten Schale Bindungen eingehen können. Die Elektronen der inneren Schalen nehmen nicht an Bindungen teil.
Die Anzahl der Außenelektronen eines jeden Atoms lassen sich ganz leicht im Periodensystem nachschauen. Dort sind nämlich alle Atome nach ihren Außenelektronen in Gruppen eingeteilt, die du sicherlich schon kennst. So haben alle Atome der ersten Hauptgruppe ein Außenelektron. Die Atome der zweiten Hauptgruppe besitzen zwei Außenelektronen. Du siehst, man kann nach der Zahl der Hauptgruppen die Außenelektronen der Atome ermitteln. Eine Ausnahme ist Helium. Es steht rechts oben im Periodensystem in der 8. Hauptgruppe. Es besitzt jedoch nur 2 Außenelektronen.
Die Perioden im Periodensystem geben dir dann an, auf welcher Schale du dich befindest. Ganz oben in der ersten Periode des Periodensystems befinden sich die Atome mit den Außenelektronen auf der 1. Schale. In der Periode darunter, der 2. Periode, beginnt eine neue, darüber liegende Schale auf der die Außenelektronen liegen.
So haben Lithium und Natrium beide nur ein Außenelektron, da sie in der 1. Hauptgruppe stehen, jedoch liegt beim Lithium das eine Außenelektron auf der 2. Schale und beim Natrium auf der 3. Schale.
Je nach Anzahl der Außenelektronen, beziehungsweise je nach Hauptgruppe, reagieren Atome dann ganz unterschiedlich miteinander. Atome innerhalb einer Gruppe jedoch, haben die selbe Anzahl an Außenelektronen und reagieren damit sehr ähnlich.
Die Elemente der ersten Hauptgruppe geben zum Beispiel ihr Außenelektron in Reaktionen bevorzugt ab und so bilden alle positive einwertige Kationen wie Li-plus und Na-plus.
Du hast nun gelernt, dass die Elektronen eines Atom sich auf bestimmten Schalen um den Atomkern herum kreisen und nicht unkontrolliert herumfliegen. Dabei hat jedes Atom seine eigene Anzahl an Elektronen. Besonders wichtig sind die Elektronen eines Atoms auf seiner äußersten Schale. Auf dieser trägt es die Außenelektronen, mit denen es Bindungen mit anderen Atomen eingeht.
Die Anzahl der Außenelektronen und der Schalen kannst du ganz leicht an den Hauptgruppen- und den Periodenzahlen ablesen. Alle Atome in einer Hauptgruppe besitzen dabei die gleiche Anzahl an Außenelektronen, wodurch sie alle sehr ähnlich reagieren.
Tschüss und bis zum nächsten mal!
Videobeschreibung
In diesem Video lernst du etwas über den Atomaufbau. Der Fokus steht dabei auf den Valenzelektronen. Du wirst lernen, wie viele Valenzelektronen jedes Atom hat, wie du die Anzahl im Periodensystem ablesen kannst und was Valenzelektronen eigentlich so besonders macht.
Die Tutoren:
Valenzelektronen – ihre Bedeutung für chemische Bindungen
Valenzelektronen – ihre Bedeutung für chemische Bindungen Übung
Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Valenzelektronen – ihre Bedeutung für chemische Bindungen kannst du es wiederholen und üben.
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Definiere den Begriff des Valenzelektrons.
Tipps
Überlege dir, auf welcher Schale sich die Valenzelektronen befinden.
Lösung
Die Valenzelektronen sind die Elektronen, die sich auf der äußersten Schale eines Atoms befinden und somit für das chemische Reaktionsverhalten verantwortlich sind. Diese Elektronen können an Reaktionspartner abgegeben werden, oder es können zusätzliche Außenelektronen von anderen Atomen aufgenommen werden. Atome gehen also über ihre Valenzelektronen Bindungen zu anderen Atomen ein.
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Nenne den Begriff, von dem man im Periodensystem auf die Anzahl der Außenelektronen schließen kann.
Tipps
Wenn du von links nach rechts im Periodensystem gehst, hat jedes Element ein Elektron mehr als das Element links neben sich.
Lösung
In einer Hauptgruppe findest du nur Elemente mit der gleichen Anzahl an Außenelektronen. Da die Elemente nach aufsteigender Ordnungszahl sortiert sind - also nach aufsteigender Anzahl an Protonen und Elektronen - lässt sich das leicht nachvollziehen. Bei allen Elementen der ersten Hauptgruppe beginnt die Besetzung einer Schale, also haben sie genau ein Außenelektron. Die Elemente der zweiten Hauptgruppe haben dann genau ein Elektron mehr, natürlich sitzt das auch auf der Außenschale und so haben sie zwei Außenelektronen. An der Zahl der Hauptgruppe kannst du also die Anzahl der Außenelektronen ablesen.
Eine Ausnahme bildet Helium. Helium steht zwar in der achten Hauptgruppe, hat aber nur zwei Außenelektronen. Alle anderen Elemente der achten Hauptgruppe besitzen acht Außenelektronen.
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Erläutere die Besonderheiten der Valenzelektronen.
Tipps
Die Valenzelektronen können aufgenommen und abgegeben werden.
Elektronen sind negative Ladungen. Werden sie abgegeben, wird das Teilchen positiv, werden sie aufgenommen, wird das Teilchen negativ.
Aufnahme und Abgabe der Elektronen erfolgt während chemischer Reaktionen.
Lösung
Die Valenzelektronen befinden sich auf der äußersten Schale und sind somit die Elektronen, die bei einer chemischen Reaktion aufgenommen oder abgegeben werden können. Werden die Elektronen abgegeben, bilden sich je nach Anzahl der abgegeben Elektronen entsprechend wertige Kationen. Es bilden sich also positiv geladene Teilchen, da sich die Anzahl an Elektronen verringert. Werden Elektronen aufgenommen, bilden sich natürlich Anionen, also negativ geladene Teilchen. Haben Elemente die gleiche Anzahl an Außenelektronen, ist auch ihr Verhalten in chemischen Reaktionen ähnlich.
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Gib den richtigen Atombau zu folgenden Elementen an.
Tipps
Suche zunächst die Elemente im Periodensystem und sieh dir an, an welcher Stelle sie stehen.
Welche Auskunft geben dir die Periode und die Hauptgruppe über den Atomaufbau?
Lösung
Im Periodensystem kannst du eine ganze Menge über den Aufbau von Atomen erfahren. Die Anzahl der Hauptgruppe, in der ein Element steht, sagt dir, wie viele Außenelektronen dieses Element hat. Die Periode verrät dir die Anzahl der Schalen. Nehmen wir als Beispiel Natrium. Dieses Element steht in der ersten Hauptgruppe. Damit hat es also ein Außenelektron. Außerdem steht Natrium in der dritten Periode und besitzt somit drei Schalen. Die Anzahl und Anordnung der Elektronen ist für jedes Element charakteristisch. Du findest also kein Element mit identischem Atomaufbau.
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Nenne die Elemente, die ihre Außenelektronen auf der dritten Schale haben.
Tipps
Die Periode gibt dir Auskunft über die Anzahl an besetzten Schalen eines Elements.
Schau in ein Periodensystem, welche der Elemente in der richtigen Periode stehen.
Lösung
Auf welcher Schale sich die Außenelektronen befinden, kannst du an den Perioden ablesen. Die Periode gibt dir nämlich Auskunft über die Anzahl der Schalen eines Elementes. Die Außenelektronen befinden sich natürlich auf der äußersten Schale. Deshalb ist die höchste besetzte Schalenanzahl eines Elementes auch die Zahl der Schale, auf der sich die Außenelektronen befinden. Wenn ein Atom die Außenelektronen auf der dritten Schale haben soll, muss es in der dritten Periode stehen. Bei den Beispielen trifft das auf Schwefel und Natrium zu.
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Formuliere die Ionen, die folgende Elemente in Salzverbindungen bilden würden.
Tipps
In welcher Hauptgruppe befinden sich die Elemente?
Werden negative Elektronen abgegeben, erhält das Teilchen eine positive Ladung.
Je mehr Elektronen abgegeben werden, desto positiver wird das entstehende Kation.
Lösung
Du hast gelernt, dass sich die Anzahl der Außenelektronen an der Hauptgruppennummer ablesen lässt. Die Elemente der ersten Hauptgruppe geben ihre Außenelektronen bevorzugt ab. Wenn sie all ihre Außenelektronen abgeben, dann ist ihre Ladung nicht mehr ausgeglichen. In einem Atom ist die Anzahl der Elektronen und Protonen ja eigentlich ausgeglichen. Wird nun bei einer Reaktion ein Elektron abgegeben, haben wir plötzlich eine negative Ladung zu wenig. Das Teilchen ist dann einwertig positiv geladen und wird als Kation bezeichnet. Das ist z.B. bei Kalium, Natrium und Lithium der Fall. Werden zwei Elektronen abgegeben, so wie bei Calcium und Magnesium, ist das Teilchen zweiwertig positiv. Bei drei abgegebenen Elektronen, ist es dreiwertig positiv geladen. Solche dreiwertigen Kationen bilden Aluminium und Bor.
15 Kommentare
Hallo Ulrike Schuerger,
was stört sie genau an dem Video?
Liebe Grüße aus der Redaktion
Bzw. Falsche Darstellung
Leider falsche Erklärung
Gut und einfach zu verstehen :D
Sehr gut bitte mehr von solchen guten Videos
Sehr hilfreich
Vielen Dank:-)
Ah ja, klar. Danke viel mal :-)
Diese Formel ist korrekt, wenn du die maximale Elektronenanzahl einer Schale berechnen willst. In diesem Video geht es aber um die Valenzelektronen, also immer nur um die Außenschale. Und da können ab der zweiten Schale immer nur maximal 8 Elektronen vorhanden sein. Dann besitzen sie Edelgaskonfiguration. Ist eine Schale also eine Außenschale, dann ist sie mit 8 Elektronen voll besetzt.
Viel Spaß weiterhin an der Chemie!
Jede weitere Schale kann 8 Elektronen aufnehmen? Was ist den mit dem vereinfachten Schalenmodell? Mit der Summenformel 2n^2?
Die Atome der Elemente sind unterschiedlich aufgebaut. Natrium und Lithium stehen in der ersten Hauptgruppe und haben damit ein Elektron auf ihrer äußeren Schale. Chlor dagegen steht in der siebten Hauptgruppe und hat damit sieben Elektronen auf der äußeren Schale. Wenn Atome nun Verbindungen eingehen, versuchen sie an Stabilität zu gewinnen. Stabil sind sie, wenn sie eine volle (oder eine komplett leere) Außenschale besitzen. Lithium und Natrium geben also ihr eines Elektron ab. Damit haben sie eine positive Ladung, da sie ja eine negative Ladung abgeben. Chlor dagegen nimmt ein zusätzliches Elektron auf, um eine vollbesetzte Schale (8 Elektronen) zu erhalten. Damit hat es eine zusätzliche negative Ladung und wird negativ.
Sehr gut erklärt!
Nur habe ich leider immer noch nicht verstanden, warum das jetzt Na+ und Li+ ist, aber Cl- ?
Vielen Dank:)
Sehr anschaulich erklärt
Vielen Dank!
gut erklärt ! :) besser kann es keiner machen....