Wie bestimmt man die Wertigkeit der Nebengruppe?

Hallo Zusammen,

ich setze mich momentan mit Reaktionsgleichungen auseinander. Nun ist es dafür natürlich zwingend notwendig, die entsprechende Wertigkeit zu kennen.

Ich habe aber gesehen, dass die Nebengruppenelemente teilweise zwei Wertigkeiten haben. Nehmen wir zum Beispiel Eisen (Fe) hat die Wertigkeit II und III. Wie kann ich denn nun bestimmen, welche Wertigkeit das Element in einer Gleichung hat?

zum Beispiel:

FeS2+O2 => Fe2O3+SO2.

Answer 1

[Zwergbiber50]

Hallo stptmsn

zunächst einmal ersetzt man den Begriff 'Wertigkeit' besser durch 'Oxidationszahl' (OZ). Diese OZ haben den Vorteil, dass sie positive und negative Werte annehmen können und auch die '0' mit einschließen. In absoluten Zahlen sind Wertigkeiten und OZ gleich.

Die wichtigsten Wertigkeiten/OZ der Übergangsmetalle merkt man sich am besten. Sie folgen keiner allgemein anwendbaren Regel. Die Elektronenkonfigurationen geben aber Anhaltspunkte dafür.

Die Bestimmung der Wertigkeit/OZ in einer bestimmten Verbindung lässt sich aber durch die Anwendung bestimmter Regeln in den meisten Fällen festlegen. Dein Beispiel enthält sogar den Fall, bei dem dies nicht ohne weitere Kenntnisse möglich ist. Aber dazu später. 

Wie du schon an deinem Beispiel erkennen kannst, ändert sich die Wertigkeit von Fe(II) zu Fe(III) bzw die OZ von +2 (Fe²⁺) zur OZ +3 (Fe³⁺). Diese unterschiedlichen Ladungen zeigen an, dass hier Elektronen in irgendeiner Weise übertragen wurden und dass dies in Reaktionsgleichungen durch die OZ deutlich gemacht werden kann.

Ich will dich nicht mit den Regeln für die Aufstellung von OZ langweilen und bleibe bei deinem Beispiel.

Sauerstoff hat als Element O₂ die OZ 0 und in Verbindungen meist die OZ -2, was mit dem Anion O²⁺ gleichzusetzen ist. Hintergrund ist die Tatsache, dass Sauerstoff in der 6. Hauptgruppe steht und 2 Elektronen braucht, um die Edelgaskonfiguration zu erhalten.

Dies kann man nun auf die Verbindung Fe₂O₃ anwenden. Fe₂O₃ ist eine ungeladene Verbindung, daher müssen sich die OZ in der Summe zu 0 ergeben. Die 3 O haben zusammen die OZ -6. Damit die Summe der OZ 0 ergibt, müssen die beiden Fe zusammen die OZ +6 haben und damit jedes Fe die OZ +3 (oder die Wertigkeit 3).

Schwefel steht wie Sauerstoff in der 6. Hauptgruppe und man sollte daher erwarten, dass der Schwefel auch hier die OZ -2 in Verbindungen hat. Die OZ -2 kann er annehmen, in der Verbindung SO₂ ist dies nicht der Fall. Die beiden O-Atome haben zusammen die OZ -4 und damit verbleibt für das S die OZ +4.

Und bei FeS₂ wird's nun etwas haarig. Wie gerade gesagt kann der Schwefel die OZ -2 annehmen. Im FeS₂ würde sich dann für das Fe die OZ +4 ergeben. Allerdings ist das nicht der Fall. Im FeS₂ sind S₂²⁻-Gruppen vorhanden, so dass der gesamten Gruppe die OZ -2 und jedem einzelnen Schwefel die OZ -1 zukommt. Unter dieser Voraussetzung hat dann das Fe die 'normale' OZ +2.

Dass die Verhältnisse bei dieser Reaktion deutlich komplizierter sind, als die Reaktionsgleichung in deiner Frage vermuten lässt, zeigt die korrekt ausgeglichene Gleichung:

4 FeS₂ + 11 O₂ → 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂

Vielleicht hat die Antwort etwas zur Klärung beigetragen und hoffentlich nicht zusätzlich verwirrt :)

LG