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Valenzelektronen – ihre Bedeutung für chemische Bindungen

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Team Digital
Valenzelektronen – ihre Bedeutung für chemische Bindungen
lernst du in der 8. Klasse - 9. Klasse - 10. Klasse

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.
  • Gib an, wo sich die Valenzelektronen befinden.

    Tipps

    Im Atomkern befinden sich die Neutronen und Protonen, in der Atomhülle sind die Elektronen.

    Lösung

    Der Aufbau eines Atoms ist immer gleich: In der Mitte eines Atoms befindet sich der Atomkern mit elektrisch positiv geladenen Protonen sowie neutralen Neutronen. Den Atomkern umgibt die wesentlich größere Atomhülle, in der die elektrisch negativ geladenen Elektronen sind. Die Ladungen von Protonen und Elektronen gleichen sich aus, sodass ein Atom insgesamt elektrisch neutral ist.

    Die Elektronen bewegen sich nicht willkürlich in der Atomhülle, sondern befinden sich auf Schalen um den Atomkern.
    Die äußerste Schale eines Atoms wird auch Valenzschale genannt. Die Elektronen, die sich auf dieser äußersten Schale aufhalten, sind die Außenelektronen beziehungsweise Valenzelektronen.

  • Bestimme die Anzahl der Valenzelektronen.

    Tipps

    Die Valenzelektronen sind die Elektronen, die sich auf der äußersten Schale befinden.

    Lösung

    Die Valenzelektronen sind die Elektronen auf der äußersten Schale eines Atoms. „Valenz“ bedeutet übrigens „Wertigkeit“. Damit ist die Fähigkeit eines Atoms gemeint, sich mit einer bestimmten Anzahl anderer Atome chemisch zu verbinden. Valenzelektronen sind für das chemische Verhalten eines Elements verantwortlich.

    Die Anzahl der Valenzelektronen können wir an der Hauptgruppennummer ablesen:

    • Argon ist in der achten Hauptgruppe und weist somit acht Valenzelektronen auf.
    • Chlor befindet sich mit sieben Valenzelektronen in der siebten Hauptgruppe.
    • Mit nur einem Valenzelektron steht Natrium in der ersten Hauptgruppe.
    • Helium stellt eine Ausnahme dar. Denn trotz der achten Hauptgruppe verfügt es nur über zwei Außenelektronen. Das liegt daran, dass es lediglich eine Schale besitzt, die nur Platz für zwei Elektronen hat.

    Da Elemente der gleichen Hauptgruppe die gleiche Anzahl an Valenzelektronen besitzen, zeigen sie ein ähnliches Reaktionsverhalten.

  • Zeige auf, welche Informationen du dem Periodensystem der Elemente entnehmen kannst.

    Tipps

    Ein Atom eines Elements, das in der dritten Periode steht, verfügt über drei Schalen.

    Lösung

    Das Periodensystem der Elemente stellt nicht nur eine Übersicht aller (bisher entdeckten) Elemente dar, sondern ermöglicht auch das Ablesen zahlreicher Informationen über den Atomaufbau. Es ist in Gruppen und Perioden unterteilt:

    • Die Periode gibt an, wie viele Schalen ein Atom in der Atomhülle besitzt. Lithium befindet sich in der zweiten Periode und somit hat ein Lithiumatom zwei Schalen in der Atomhülle.
    • Die Hauptgruppe gibt an, wie viele Valenzelektronen ein Atom aufweist. Das Element Beryllium steht in der zweiten Hauptgruppe und ein Berylliumatom verfügt deswegen über zwei Valenzelektronen.
  • Beschreibe, welche Bedeutung Valenzelektronen für chemische Bindungen haben.

    Tipps

    Die Hauptgruppennummer gibt Auskunft über die Anzahl der Valenzelektronen.

    Lösung

    Atome der Elemente der achten Hauptgruppe, die Edelgase, haben eine vollständig besetzte Außenschale. Daher spricht man auch bei diesem angestrebten, energetisch stabilen Zustand von der Edelgaskonfiguration. Dieser Zustand wird von allen Atomen angestrebt. Atome von Elementen, die nicht in der achten Hauptgruppe sind, können diesen mittels chemischer Bindungen erreichen.

    Natrium beispielsweise steht in der dritten Periode sowie in der ersten Hauptgruppe. Natriumatome haben folglich drei Schalen und ein Valenzelektron, das bei Reaktionen leicht an andere Atome abgegeben wird. Durch diese Abgabe ist die zweite Schale nun die äußerste und das Natriumatom erreicht die Edelgaskonfiguration.

    Umgekehrt verhält es sich bei den Elementen der siebten Hauptgruppe, zum Beispiel Chlor: Ein Elektron wird benötigt, um die Valenzschale eines Chloratoms vollständig zu besetzen. Wenn ein Chloratom eine Verbindung mit einem Atom eines Elements der ersten Hauptgruppe eingeht, zum Beispiel mit Natrium, dann entsteht zwischen den beiden eine chemische Bindung: Das Natriumatom gibt ein Elektron ab, das Chloratom nimmt ein Elektron auf.

  • Bestimme alle Elemente, die nur ein Valenzelektron aufweisen.

    Tipps

    Die Valenzelektronen sind die Elektronen, die sich auf der äußersten Schale befinden.

    Du musst drei Bilder auswählen.

    Lösung

    Atome mit der gleichen Anzahl an Valenzelektronen zeigen ein ähnliches Reaktionsverhalten, da bei chemischen Reaktionen immer nur die äußersten Elektronen beteiligt sind. Alle Elemente der achten Hauptgruppe, die Edelgase, sind beispielsweise sehr reaktionsträge und gehen keine chemischen Verbindungen ein. Das liegt daran, dass sie bereits die Edelgaskonfiguration erreicht haben.

    Folgende Elemente haben nur ein Valenzelektron und befinden sich somit in der ersten Hauptgruppe:

    • Wasserstoff
    • Lithium
    • Natrium

  • Charakterisiere die Elemente anhand des Periodensystems.

    Tipps

    Die Periodenzahl gibt Auskunft darüber, wie viele Schalen ein Atom in seiner Hülle hat.

    Ein Wasserstoffatom hat eine Schale in der Atomhülle sowie ein Valenzelektron.

    Lösung

    Das Periodensystem der Elemente stellt nicht nur eine Übersicht aller (bisher entdeckten) Elemente dar: Anhand dieser Tabelle können wir viele Informationen über den Aufbau eines Atoms ablesen.
    Das Periodensystem ist in Gruppen und Perioden eingeteilt: Die Periode gibt an, wie viele Schalen ein Atom in der Atomhülle besitzt. Die Hauptgruppe gibt an, wie viele Valenzelektronen ein Atom aufweist.

    $\underline{\text{Bor:}}$

    • Elementsymbol: B
    • zweite Periode $\to$ zwei Schalen
    • dritte Hauptgruppe $\to$ drei Valenzelektronen

    $\underline{\text{Magnesium:}}$
    • Elementsymbol: Mg
    • dritte Periode $\to$ drei Schalen
    • zweite Hauptgruppe $\to$ zwei Valenzelektronen

    $\underline{\text{Helium:}}$
    • Elementsymbol: He
    • erste Periode $\to$ eine Schale
    • achte Hauptgruppe $\to$ zwei Valenzelektronen (Ausnahme!)

    $\underline{\text{Arsen:}}$
    • Elementsymbol: As
    • vierte Periode $\to$ vier Schalen
    • fünfte Hauptgruppe $\to$ fünf Valenzelektronen

    $\underline{\text{Zinn:}}$
    • Elementsymbol: Sn
    • fünfte Periode $\to$ fünf Schalen
    • vierte Hauptgruppe $\to$ vier Valenzelektronen