Valenzelektronen – ihre Bedeutung für chemische Bindungen

Valenzelektronen – ihre Bedeutung für chemische Bindungen Übung

• 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.

• 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.

• 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.

• 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.

• 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.

• 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.