Warum ist Stickstoff N2?
Hallo zusammen,
Ich versuche gerade Reaktionsgleichungen aufzustellen.
Als einer der ersten Punkte muss man ja die Wertigkeit der Elemente bestimmen.
Mir wurde mal der Trick beigebracht bei den PSE-Gruppen einfach abzuzählen 1,2,3,4,3,2,1,0 (ich hoffe ihr versteht was ich meine).
Wenn ich diesen Trick anwende würde Stickstoff ja eine Wertigkeit von 3 haben aber Stickstoff ist ja N2. Muss man die Werte dann alle auswendig lernen oder woher weiß ich, dass die Regel in dem Fall von Stickstoff nicht anwendbar ist?
3 Antworten
Die Wertigkeit hat in erster Linie nichts damit zu tun, dass Stickstoff in der Natur als N2 vorkommt. Elemente, die in der Natur als Molekül vorkommen, sind einfach relativ reaktiv, sodass sie mit sich selbst ein Molekül bilden. Davon betroffen sind Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor Chlor, Brom und Iod. In der Natur liegen sie also als H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2 und I2 vor.
Die Wertigkeit dagegen sagt etwas darüber aus, wie viele Elektronen ein Atom eines Elements abgeben oder aufnehmen muss, um die Edelgasregel zu erfüllen. Das kann man so abzählen, wie du das gerade gemacht hast. Im Fall von Stickstoff heißt eine Wertigkeit von 3, dass es drei Elektronen aufnehmen muss, um die Edelgasregel zu erfüllen.
Stickstoff hat 5 Valenzelektronen (fehlen also noch drei, siehe Wertigkeit). In einem N2 Molekül zum Beispiel sind die beiden Stickstoffatome durch eine Dreifachbindung verbunden. Jedes der beiden Stickstoffatome steuert drei Elektronen dazu bei. Sie teilen sich also insgesamt sechs Elektronen, während jedes N noch zwei Valenzelektronen für sich hat. Die geteilten Elektronen zählen für jedes der beiden Atome. Das heißt, dass ein N-Atom jetzt die zwei Valenzelektronen von sich plus die geteilten 6 hat. Insgesamt also 8, Edelgasregel erfüllt.
Nochmal: Die Wertigkeit ist NICHT die Zahl, die im Index eines Elementsymbols steht. Also die 2 bei O2 oder die 2 und 4 bei H2SO4 sind keine Angabe von Wertigkeiten.
Ja, das muss man wissen. Außer den genannten fällt mir ansonsten nur noch Schwefel ein, der elementar als S8 vorkommt. Kann dir aber nicht sagen, ob das für die Schule relevant ist. Da solltest du vielleicht mal deinen Lehrer fragen.
Dein ,,Trick" hätte also zur Folge, dass Stickstoff N3 wäre? Dann ist das völlig unsinnig, und zwar für alle Stoffe.
Die Formel leitet man sich nach einem völlig anderen Prinzip her.
Genau nach dem "Trick" wäre Stickstoff N3 (ich weiß dass das falsch ist). Für andere Stoffe kann man es aber anwenden soweit mir das erklärt wurde.
Wie leitet man es denn her?
Dein Trick ist wohl für die meisten Stoffe falsch. Zum Beispiel ist Chlor nicht Cl1, sondern Cl2. Und Helium ist nicht He0, sondern He1.
Ich werde es dir mal für Stickstoff erklären:
Stickstoff hat 5 Außenelektronen. Um die Oktettregel zu erfüllen, muss eine Dreifachbindung ausgebildet werden. Dazu hat jedes Atom im Molekül ein freies Elektronenpaar. Und schon hat jedes Stickstoffatom eine stabile Elektronenkonfiguration. Hat mit Wertigkeit nichts zu tun. So betragen die Oxidationszahlen der Atome im N2-Molekül beide 0.
Aber die Oktettregel gilt auch nur für Elemente der zweiten Periode wenn ich das richtig verstanden habe? Wie macht man das dann beispielsweise bei Magnesium?
Die Oktettregel gilt für alle Elemente der Hauptgruppen außer Wasserstoff und Helium.
Ich denke, dass ich den Kern deines Problems nun verstehe.
Du musst dir bewusst sein, dass es verschiedene Arten von Bindungen gibt. Die von dir aufgestellte Regel gilt nur für Ionenbindungen (dort ist sie aber tatsächlich richtig). Ionenbindungen liegt vor, wenn die Differenz der EN-Werte der Bindungspartner gleich oder größer 1,4 ist. Sonst haben wir es mit kovalenten Bindung zu tun (so wie im Stickstoff). Bei der kovalenten Bindung ist es so, wie ich es erklärt habe. Bei den Ionenbindungen hast du recht. So lautet die Formel von zum Beispiel Magnesiumchlorid wirklich MgCl2. Mit der Periode jedoch hat das erst einmal nichts zu tun. Beim Natriumchlorid würde deine Regel auch funktionieren.
P.S.: Tatsächlich hast du damit Recht, dass es bei den tieferen Perioden Ausnahmen von der Oktettregel gibt. Das aber nur am Rande. Ist für diese Thematik nicht soooo wichtig.
Die Wertigkeit gibt an, vie viele Bindungen ein Element eingehen kann. NICHT mit wie vielen Atomen es Bindungen eingehen kann.
Dass die Wertigkeit ohnehin ein etwas fragwürdiger Begriff ist, sage ich nur mal nebenbei, das kannst du im Hinterkopf behalten, wenn dich manche Sachen merkwürdig vorkommen.
Ich fang einfach mal rechts an, beim Fluor. Das kann eine Bindung eingehen, verbindet sich mit einer Einfachbindung mit anderen Fluoratom zu einem F₂-Molekül.
Sauerstoff kann zwei Bindungen eingehen, und verbindet sich mit einer Doppelbindung mt einem anderen Sauerstoffatom zu einem O₂-Molekül.
Stickstoff kann drei Bindungen eingehen, und verbindet sich mit einer Dreifachbindung mt einem anderen Stickstoffatom zu einem N₂-Molekül.
Kohlenstoff kann vier Bindungen eingehen, aber nicht zu EINEM anderen Kohlenstoffatom. Vier Bindungen kann es zwischen 2 Atomen, vereinfacht gesagt nicht geben. OK, bei irgendwelchen Schwermetallclustern schon... Deshalb knüpft Kohlenstoff Verbindungen zu mehreren andern Kohlenstoffatomen, 3 oder 4 genauer. Dann erhältst du keine Moleküle, sondern Graphit- oder Diamantkristalle.
Auf Bor gehe ich mal nicht ein, dessen Bindungsverhältnisse treiben einem den Schweiß auf die Stirn. Und bei Metallen ist ohnehin alles anders.
P.S.: Du solltest dir die Elemente vorkommen, die als zweiatomige Moleküle vorkommen, das sind exakt 7: H, N, O, F, Cl, Br und I.
Ok, danke das mit der Wertigkeit habe ich jetzt denke ich verstanden! :) Also muss man einfach auswendig wissen, dass die oben genannten Elemente immer mit einer 2 am Ende geschrieben werden!? Gibt es noch andere Elemente die in der Natur zB immer am Ende mit einer 3 vorkommen?