kgv in der Chemie bestimmen?
Bei einer Inoenverbindung,in der ich das KGV berechnen soll, wie gehe ich da vor? Was muss ich genau machen z.b bei AlCl3
Dankeschön
3 Antworten
Moin,
das kleinste gemeinsame Vielfache (kgV) benötigst du zum Beispiel dann, wenn du eine Reaktionsgleichung ausgleichen musst oder wenn du die Verhältnisformel von Ionenverbindungen ermitteln willst.
In deinem Beispiel AlCl3 (Aluminiumchlorid) musst du dazu die Ladungen der beteiligten Ionen kennen.
Aluminium findest du in der 3. Hauptgruppe (HG) des Periodensystems der Elemente (PSE). Die Hauptgruppennummer (III) gibt dir netterweise an, wie viele Außenelektronen (Valenzelektronen) die Atome der Elemente haben, die in der HG versammelt sind. 3. HG heißt also drei Valenzelektronen. Wenn du davon ausgehst, dass Atome am stabilsten sind, wenn ihr äußeres Hauptenergieniveau (die äußere Schale) voll besetzt ist und dazu acht Elektronen nötig sind (vereinfachte Sichtweise), dann fehlen Aluminiumatomen fünf weitere Elektronen, um auf diese acht Elektronen zu kommen. Oder Aluminiumatome geben ihre drei Valenzelektronen ab, denn dann fiele ihre bis dahin äußere Schale weg (weil sie nach der Abgabe nicht mehr mit Elektronen besetzt ist), so dass die bis dahin zweitäußere zur nun äußeren würde. Diese Schale ist aber mit Elektronen voll besetzt, hätte also genau den Zustand, der besonders stabil ist. Die Aufnahme oder die Abgabe von Elektronen erfordert etwa gleich viel Energie. Es ist dann ziemlich einleuchtend, dass es günstiger ist, drei Elektronen abzugeben als fünf aufzunehmen. Darum bilden Aluminiumatome dreifach positiv geladene Kationen. Oder anders ausgedrückt: Die Ladung von Aluminiumionen ist 3+.
Chlor steht in der 7. HG des PSE. 7. HG heißt sieben Valenzelektronen. Chloratomen fehlt also nur ein weiteres Elektron, um auf die angestrebten acht Elektronen zu kommen. Darum bilden Chloratome einfach negativ geladene Chlorid-Anionen.
In einer Verhältnisformel von Ionenverbindungen geht es nun darum, das kleinste Verhältnis von Kationen und Anionen zu finden, das nötig ist, um eine Formel zu bilden, in der keine Ladungen unkompensiert übrig bleiben. Anders gesagt: Wie viele Ionen benötigst du von beiden Sorten, damit sich alle Ladungen in ihrer Wirkung gegenseitig aufheben.
Nun, du hast im Aluminiumchlorid Al^3+- und Cl^– -Ionen. Du brauchst also das kgV von "3" (von 3+) und "1" (von 1–). Das kgV non 3 und 1 ist 3 (denn 3 passt in die 3 genau einmal, während 1 in die 3 dreimal passt...). Das bedeutet folglich, dass du 1 x Al^3+ und 3 x Cl^– benötigst, um eine Formel hinzubekommen, in der sich alle Ladungen gegenseitig kompensieren:
Darum lautet die Verhältnisformel von Aluminiumchlorid "AlCl3"...
Zur Übung machen wir das noch einmal am Beispiel von Aluminiumoxid durch: Al^3+ als Ion des Aluminiums kennen wir schon. Sauerstoff steht in der 6. HG des PSE. HG 6 heißt sechs Valenzelektronen. Sauerstoffatomen fehlen also zwei weitere Elektronen, um auf die acht Elektronen zu kommen. Darum bilden Sauerstoffatome O^2– -Anionen.
Nun suchen wir für die Verhältnisformel also das kgV von 3 (von 3+) und 2 (von 2–). Das kgV von 3 und 2 ist 6. Deshalb benötigst du 2 x Al^3+ und 3 x O^2– (denn dann gleichen die 2 x 3+ = 6+-Ladungen der Aluminium-Kationen die 3 x 2– = 6– -Ladungen der Oxid-Anionen genau aus). Und deshalb lautet die Verhältnisformel des Aluminiumoxids "Al2O3". Alles klar?
Der Vollständigkeit halber: Das Prinzip der Suche nach dem kgV spielt auch beim Erstellen einer Reaktionsgleichung eine Rolle. So entsteht Aluminiumchlorid zum Beispiel aus den Elementen nach folgender Reaktion:
Wortgleichung:
Aluminium und Chlor reagieren zu Aluminiumchlorid.
Übersetzung in eine vorläufige Formelgleichung:
Al + Cl2 ---> AlCl3
Ausgleichen zur Reaktionsgleichung:
Links 2 x Cl (in "Cl2"), rechts 3 x Cl (in AlCl3"). Da du einmal als richtig erkannte Formeln nachträglich nicht mehr verändern darfst, nur weil dir das beim Ausgleichen gerade besser in den Kram passen würde, musst du mit dem Verwenden von Faktoren vor den Formeln arbeiten, um die Teilchenanzahlen links und rechts auszugleichen. Und dazu brauchst du wieder das kgV. Wenn du also hier die Anzahlen der Cl-Teilchen ausgleichen willst, musst du das kgV von 2 und 3 finden. Das ist 6. Also musst du vor die Formel "Cl2" auf der linken Seite den Faktor "3" und vor die Formel von "AlCl3" auf der rechten Seite den Faktor "2" schreiben, weil du so links und rechts auf die gleiche Anzahl von Cl-Teilchen kommst (nämlich jeweils auf 6):
Al + 3 Cl2 ---> 2 AlCl3
Nun stimmt aber die Bilanz der Al-Teilchen noch nicht. Links ist es nur eins, während es durch den Faktor, den du wegen der Cl-Teilchen gerade vor die Formel von "AlCl3" gesetzt hast, nun 2 x Al gibt. Du suchst deshalb das kgV von "1" (links) und "2" (rechts). Das ist "2". Deshalb setzt du auf der linken Seite den Faktor "2" vor die Formel von Aluminium. Rechts setzt du theoretisch den Faktor "1" vor das "2 AlCl3", was du aber nicht hinschreibst, weil man einen Faktor "1" generell weglassen kann. Dann ergibt sich diese Reaktionsgleichung:
2 Al + 3 Cl2 ---> 2 AlCl3
Eine Endkontrolle ergibt: Links 2 x Al, rechts auch. Links 6 x Cl, rechts auch. Alles ist ausgeglichen und du bist fertig.
Alles klar?
LG von der Waterkant.
Du brauchst die Ionenladung oder die Wertigkeit der einzelnen Ionen der Verbindung. Die Ionenladungen müssen sich ausgleichen. Bei Hauptgruppenelementen ist das einfach. Du findest sie aus der Stellung im Periodensystem. 1,2,3,4,3,2,1,0.
Nun hast du die beiden Werte, von denen du das kgV ermitteln musst.
Beispiel Aluminiumoxid. Al 3. Hauptgruppe: also 3. O: 6. Hauptgruppe: also 2.
kgV (3,2) = 6 . Das bedeutet, du brauchst 2 Al (2*3=6) und 3 O (3*2=6) und die Formel lautet: Al2O3
Ohne Mathematik läuft auch in der Chemie (fast) nichts, aber um die Formel AlCl₃ zu erstellen benötigst Du nicht das kgV sondern die Kenntnis der Oxidationszahlen von Al und Cl.