Ist ein kupferion 1 oder 2fach positiv geladen?
Hallo ihr Experten,
Ich bin mal wieder ratlos. Icch schreibe morgen ein wichtige Chemie Arbeit und ich bin mir nicht sicher ob ein Kupferion 1 oder 2fach positiv geladen ist. Soweit ich weiß hat Kupfer die Ordnungszahl 29 und besitzt somit 29 elektronen die sich wie folgt anordnen:
1. Schale: 2 e
2.Schale: 8 e
3.Schale :18e
4.Schale: 1e
Aufgrund der Elektronenübertragung gibt Kupfer doch bei einer Reaktion 1 Elektron ab und ist somit einfach positiv geladen oder habe ich mal wieder einen kleinen Denkfehler? :)
Aus den erklärungen aus google komm ich leider auch nicht viel weiter da ich erst in der 10. Klasse bin und solche fach chinesischen Erklärung nicht verstehe. *g*
Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen und ich habe meine Frage nicht allzu kompliziert gestellt :)
Danke im Vorraus
Smint
4 Antworten
Moin,
tja, das ist leider etwas komplizierter als von dir beschrieben. Das hat was mit der Besetzung von Aufenthaltsräumen mit Elektronen (Orbitale) in einem Atom zu tun, die grundsätzlich von niedrigen zu höheren Energiestufen besetzt werden. Dabei wird eigentlich ein Orbital des 4. Hauptenergieniveaus (HEN; "Schale") zuerst doppelt mit Elektronen besetzt, bevor es zu der von dir erwähnten vollständigen Auffüllung des 3. HEN mit 18 Elektronen kommt. Das liegt daran, dass dieser eine Aufenthaltsraum im 4. HEN energetisch etwas günstiger liegt, als fünf andere (der insgesamt 9) Räume im 3. HEN. Bei Kupfer kommt nun noch erschwerend hinzu, dass voll- oder halbgefüllte Orbitale energetisch wiederum etwas günstiger sind als unregelmäßig besetzte. Das erschwert die Sache insofern, als die energetischen Abstände zwischen diesen Aufenthaltsräumen im 3. und 4. HEN nicht sehr groß sind, so dass die Elektronen leicht - also ohne großen Energieaufwand - in diesem Bereich verschoben werden können. Das bedeutet konkret:
Die energieärmste Befüllung der HENs in einem Cu-Atom wäre eigentlich 1. Schale: 2 e-; 2. Schale: 8 e-; 3. Schale: 17 e-; 4. Schale: 2 e-, weil - wie gesagt - dieses eine Orbital im 4. HEN energetisch etwas günstiger liegt, als gewisse andere Räume im 3. HEN.
Demnach hätten Kupferatome 2 Valenzelektronen, die sie abegeben könnten, um dadurch zu 2-fach positiven Kationen zu werden. Tatsächlich passiert das, denn es gibt zum Beispiel die Verbindung Kupfer-II-oxid (CuO), in der die Kupferionen zweifach positiv geladen sind.
Die tatsächlich energieärmste Befüllung der HENs in einem Cu-Atom ist aber die von dir schon angegebene Verteilung 1. Schale: 2 e-; 2. Schale: 8 e-; 3. Schale: 18 e- und 4. Schale: 1 e-. Das hängt damit zusammen, dass durch diese Verteilung ein komplett gefülltes 3. HEN entsteht und der eine Aufenthaltsraum im 4. HEN, der eigentlich etwas günstiger liegt, immerhin noch halb besetzt ist. Die Vollbesetzung des 3. HEN und die Halbbesetzung des einen Raumes im 4. HEN ist energetisch wiederum begünstigt gegenüber der minimalen Differenz zwischen dem 4. und 3. HEN wie es von mir oben angegeben wurde. Danach hätten Kupferatome nur 1 Valenzelektron, was im Falle einer Abgabe zu einem 1-fach positiv geladenen Ion führen würde. Tatsächlich gibt es auch diese Kupferionen, zum Beispiel im Kupfer-I-oxid (Cu2O).
Fazit: Kupfer bildet zwei Ionensorten aus: einmal Cu^+ oder eben Cu^2+. Das liegt daran, dass der Unterschied zwischen den Energiestufen bei der Besetzung der Aufenthaltsräume in den HENs so klein ist, dass beide Varianten (ein oder zwei Valenzelektronen) vorkommen.
LG von der Waterkant.
jooohhhhllll... gute Antwort, aber für einen aus der 10. Klasse? Ich schreib ja keine Vorlesung über Nebengruppenelemente, sondern eine Erklärung für jemanden, der das Wort d-Elektron noch nie gehört hat....
Liebe Grüße
Jürgen....
Trotzdem, für die viele Mühe auf jeden Fall ein DH von mir... lacht immer noch...
Es gibt beides. Cu2+ macht meist blaue Komplexe, Cu+ eher rötliche. Genau darauf beruht übrigens auch der Fehling-Test.
nene, so einfach isses nicht... schau dir Cu mal im PSE an, da siehst du, das es ein NEBENGRUPPENELEMENT ist. Die Nebengruppen haben alle 2 Aussenelektronen, daneben werden innere D-Elektronenschalen aufgefüllt...
Deshalb sind Diese Elemente ein wenig komplexer...
Also, 2 Aussenelektronen, das hilft doch schon mal... und dann schau mal im Wiki nach... da wirst du sehen, welche Cu-Verbindungen es so gibt.
P.S. Ich bin Chemiker... weiss also ungefähr, von was ich rede... ;-)
Viele Grüße
Jürgen
öhm... naja... die achterschale bei den Atomen ist bei den schwereren Elementen nicht die ganze Wahrheit, da werden dann ab der 4. Periode, in der sich ja auch Cu befindet, noch in (energetisch) tiefergelegene Schalen Elektronen reingequetscht... beim Cu z. B. 7 Stück.... Das macht die eindeutige Bestimmung der Wertigkeit etwas komplex. Deshalb muss man das erstmal einfach lernen, wie Cu auftritt..... Ich will dich nicht zu sehr verwirren... deshalb diese Antwort...
Grüße
Jürgen
Ja, Kupfer ist 1 positiv geladen.
Kleine Ergänzung... unter chemischen Eigenschaften im Wiki steht was über die häufigsten Oxidationszahlen... das hat was mit der Wertigkeit zu tun....
in wässriger Lsg. ist die 2-Wertige (+2) Oxidationsstufe die stabilste