Frage von Seekuheinhorn, 41

Wie berechnet man die Oxidationszahlen und Nomenklatur?

Hallo :) Ich schreibe morgen einen Test in Chemie. Kann mir jemand anschaulich erklären, wie man die Oxidationszahlen (die kleinen, römischen Zahlen über der Formel, und die kleinen arabischen darunter) berechnet, außerdem wie die Nomenklatur (z.B. bei P2 O5 Phosphorpentoxid, bzw Phosphor(V)oxid) funktioniert. Wie kommt man auf die Zahlen? Also, kann mir zum einen jemand den Rechenweg zu den Oxidationszahlen möglichst einfach erklären und mir b) erklären, wie ich bei der Nomenklatur auf die Zahl/Vorsilbe in der Mitte komme? Ich hoffe, das ist nicht zu viel verlangt. Ich gehe in die 8. Klasse, habe Chemie also erst seit diesem Schuljahr, verstehe also an Fachbegriffen so gut wie nichts. Ich brauche dringend Hilfe, habe auch im Netz (auch an Videos) nichts hilfreiches gefunden, und leider schreiben wir in Chemie nie irgendwelche Merksätze oder Erklärungen auf, wir haben immer nur die blanken Formeln. Die Themen kommen in unserem Buch seltsamerweise gar nicht vor, da kann ich mich leider auch nicht schlau machen. Wenn man unseren Lehrer fragt, ob er das nochmal erklären kann, tut er das zwar, aber mit den exakt gleichen Worten wie beim ersten, zweiten, dritten, ... Mal. Deswegen wäre ich für eine möglichst einfache, fachbegriffslose Erklärung unglaublich dankbar, hoffe, das ist nicht zu viel verlangt. Liebe Grüße und vielen Dank :)

Antwort
von SlowPhil, 12

Oxidationszahlen sagen etwas darüber aus, dass ein Atom in einer chemischen Verbindung Elektronen eines anderen Atoms (eines anderen Elements mit geringerer Elektronegativität) übernommen bzw. An ein anderes Atom (eines Elements mit höherer Elektronegativität) übergeben hat, und zwar ganz (Ionenbindung) oder teilweise (kovalente Bindung).
In allen Menschen ist die Oxidationszahl der Beteiligten Atome immer 0, auch wenn sie Moleküle bilden wie zum Beispiel Wasserstoff (H₂).
Im Wassermolekül dagegen hat jedes Wasserstoffatom die Oxidationszahl + 1, das Sauerstoffatom eine Oxidationszahl -2, weil die Wasserstoffatome eine geringere Elektronegativität haben als das Sauerstoffatom.
Da die Atomkerne ein Dreieck bilden, ist eine Seite des Wassermoleküls leicht positiv und die andere (das Sauerstoffatom) leicht negativ geladen. Deshalb ist das Wassermolekül ein Dipol, und deshalb ist es in der Lage Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden, was u. a. zu dem relativ hohen Schmelzpunkt von etwa 273 K führt.
Nicht Polar ist hingegen das Kohlendioxid Molekül, weil seine Atomkerne auf einer Geraden liegen. Allerdings haben auch hier die Sauerstoff-Atome je die Oxidationszahl -2, das Kohlenstoffatom in Oxidationszahl von + 4.
Besonders einfach ist es, die Oxidationszahlen von Metallverbindungen, die ja als Ionenbindungen vorliegen, darzustellen, denn da haben die Beteiligten Atome die Elektronen vollständig ausgetauscht. Beispiel Natriumchlorid: das Natriumion ist einfach positiv geladen und hat die Oxidationszahl + 1, das Chloridion ist einfach negativ geladen und hat die Oxidationszahl -1.
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Es gibt eine Regel dafür, sich Oxidationszahlen bestimmte Atome in Verbindungen haben: je weiter ein Element im Periodensystem rechts steht, desto wahrscheinlicher sind es in einer Verbindung negative Oxidationszahlen an. Eine wichtige Ausnahme hiervon sind die Edelgase, die ganz rechts anzutreffen sind und praktisch gar keine Verbindungen eingehen.
Die Atome Streben einen möglichst symmetrischen und von Elektronen gesättigte Zustand an die sogenannte Edelgaskonfiguration. Je näher sie ihr sind, desto stärker ist dieses Bestreben, aber desto geringer fällt auch der Betrag der Oxidationszahl in einer Verbindung aus, weil sie ja im Extremfall nur noch ein Elektron abgeben (Alkalimetalle) oder aufnehmen (Halogene) müssen, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen.
Elemente, die relativ mittig stehen, können sowohl positive als auch negative Oxidationszahlen annehmen, je nachdem, womit sie sich verbinden.

Antwort
von minimuc, 16

Also zu dem P2O5 (Phosphor(V)oxid): Im Periodensystem kann man sehen, dass Sauerstoff noch 2e- braucht, um den Edelgaszustand zu erreichen. In dem Fall würde Phosphor 5e- brauchen. Die sogenannte Verhältnisformel lautet demnach P2O5 da man die Zahlen einfach überkreuz umtauscht. Also nun zu den 'kleinen, römischen Zahlen über der Formel, und den kleinen arabischen darunter': Die Zahlen über dem Formelzeichen geben die Ladung an.
Und die Zahlen unter dem Formelzeichen zeigen dir, wie zum Beispiel bei den diatomaren Stoffen wie 02, die Anzahl der Teile an. Über die Brücke: HONCLBRIF kannst du dir merken, dass Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Chlor, Brom, Iod und Flour diatomare Stoffe sind, heißt die 2 unter der Formel stehen haben.

Kommentar von minimuc ,

Aber für die Hauptgruppenelemente, insbesondere die der ersten und letzten Hauptgrupen (HG), ist es einfach, die Edelgaskonfiguration (= 8 Elektronen auf der Außenschale) zu erreichen:
Die Elemente der HG 1 und 2 haben nur 1 bzw. 2 Elektronen (e-) auf der äußersten Schale. Wenn sie diese abgeben, haben sie Edelgaskonfiguration. Daher ist z.B. das Natriumion einwertig positiv (1 e-fehlt) oder das Calciumion zweifach positiv geladen (2 e- fehlen).
In den HG 6 und 7 fehlen den Atomen nur 2 bzw. 1 e, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen. Daher ist z.B. das Sulfidion zweifach negativ geladen (2 e- zuviel) und das Chloridion einfach negativ geladen (1 e- zuviel).
Daneben gibt es noch die Oxidationszahlen. Hier gilt O ist (fast) immer -2, H ist (fast) immer +1, Alkalimetalle sind immer +1.

Kommentar von minimuc ,

Im Regelfall kann man sagen, dass Metalle Elektronen abgeben, also positiv geladen sind, Nichtmetalle welche aufnehmen, ergo negativ sind

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