Wie kann ich die Bindigkeit von Kupfer ermitteln? (Chemie)
Hallo zusammen,
Mir ist zwar klar das Kupferatome 2-bindig sind, würde jedoch gerne wissen, wie man auf die Bindigkeit von anderen Atomen wie zum Beipiel Eisen kommt.
Also die Vorgehensweise um die Bindkeit von Atomen zu ermitteln .
Ich bedanke mich shonmal für eure Antworten, MAx
6 Antworten
Moin,
Ich bin mir Sicher dass du neben der Ermittlung der Atombindigkeit lewisformel auch die Elektronenkonfiguration im Unterricht hattest. Die Bindigkeit von Atomen kannst du ganz einfach erkennen, indem du die letzte Potenz-Ziffer der Elektronenkonfiguration des Element ermittelst. Die Elektronenkonfiguration von Sauerstoff lautet: O=1s2,2s2,2p4, außerdem befindet sich Sauerstoff in der vierten Reihe des 2p-blocks. Die letzte Ziffer 4 bestimmt die Bindigkeit von Sauerstoff. Und Sauerstoff ist vierbindig. Um die letzte Potenz-ziffer eines Elements zu ermitteln. Zählst du im Peridoensystem einfach von den S-blöcken bis zu den D und P-blöcken solange durch bis du die Ordnungszahl des jeweiligen Elements erreicht hast. Die Reihe des Blocks an dem du aufgehört hast zu zählen bestimmt die Bindigkeit des Atoms.
Z.b hat Zink die Elektronenkonfiguration: [Ar] 3d10, 4s2. Und wie wir aufgrund der Ordnungszahl wissen besitzt Zink 30 Elektronen. Wenn ich im Periodensystem jetzt vom 1s-Block alle 30 Blöcke der Reihe nach durchzählen würde. würde ich bei 4s2 gelangen.
Hier sind alle blöcke gut veranschaulicht.
Es ist zwar schwierig wenn man das mit der Elektronenkonfiguration noch nicht hatte, aber hier wirds auch gut erklärt
Moin,
tja, die Wertigkeit (Bindigkeit) von Nebengruppenelementen ist in der Tat ein Thema für sich. Alles hängt mit dem Aufbau der Elektronenhülle von Atomen generell zusammen.
Der folgende Teil ist relativ kompliziert, wenn du vom Atombau keine vertiefte Ahnung hast. Du kannst ihn lesen oder überspringen. Am Ende gebe ich dir noch ein paar Tipps, wie man die Wertigkeit von Nebengruppenelementen ermitteln kann...
Um das Zustandekommen der unterschiedlichen Wertigkeiten von Nebengruppenelementen zu verstehen oder um zu verstehen, warum man bei Nebengruppenelementen nicht von der Gruppennummer auf die Außenelektronen schließen darf (wie man das ja bei den Hauptgruppenelementen kann), muss man den Feinbau von Elektronenhüllen (Atombau) verstanden haben. Dazu musst du wissen, dass unsere Modellvorstellung von Atomhüllen (vereinfacht gesagt) so ist, dass es bestimmte Orte in der Hülle gibt, an denen man häufiger auf Elektronen trifft als an anderen Orten. Diese Orte bilden im Grunde eigene Räume (aber natürlich nicht mit festen Grenzen oder gar Wänden). Und wenn du an einem solchen Ort ein Elektron mit 90%iger Wahrscheinlichkeit antriffst, dann kannst du dem Raum auch eine Gestalt zuordnen. Solche Räume mit Gestalt bezeichnet man als Orbitale. In ein Orbital passen aus energetischen Gründen maximal zwei Elektronen. Aus kompliziert zu erklärenden Gründen unterscheiden sich die Orbitale einerseits in ihrer Form, andererseits aber auch in ihren Energiestufen. Die erste (energetisch günstigste) Energiestufe besteht nur aus einem kugeligen Orbital um den Atomkern. Darum kennt dieses Hauptenergieniveau (HEN) auch nur zwei Elemente, nämlich Wasserstoff und Helium. Wasserstoffatome besitzen dabei nur ein Elektron, während Heliumatome in diesem Orbital die maximale Anzahl von zwei Elektronen haben und damit voll besetzt sind! Die nächste Energiestufe hat neben einem ebenfalls kugeligen Orbital mit größerem Radius noch drei hantelartige Orbitale, die untereinander energetisch gleichwertig, aber im Vergleich mit dem Kugelorbital desselben HENs etwas ungünstiger sind. Das dritte Energieniveau wird von einer noch größeren Kugel, drei größeren Hanteln und fünf weiteren, energetisch gleichwertigen Orbitalen gebildet. In jedes dieser Orbitale passen wie gesagt maximal zwei Elektronen. Die Auffüllung erfolgt einerseits nach steigender Energie, andererseits nach weiteren Regeln, die ich dir aber hier mal ersparen möchte.
Das eigentliche, für deine Frage interessante Problem ist nämlich, dass zum Beispiel das kugelige Orbital der vierten Energiestufe energetisch etwas günstiger ist, als die erwähnten fünf Orbitale des dritten Niveaus. Darum wird erst das Kugelorbital des 4. HENs mit Elektronen besetzt, bevor die fünf Orbitale des 3. HENs nacheinander aufgefüllt werden. Und so kommt es zu den Nebengruppenelementen, die alle gemeinsam haben, dass bei ihnen Orbitale mit Elektronen gefüllt werden, die eigentlich zu weiter innen liegenden HENs gehören. Das macht die Sache mit den Valenzelektronen (das sind die Außenelektronen, die bei chemischen Reaktionen die Hauptrolle spielen) kompliziert. Bei Eisenatomen zum Beispiel hast du zwei Elektronen im Kugelorbital des 4. HENs und außerdem sechs Elektronen in den fünf Orbitalen des 3. HENs. Und genau das ist der Grund, warum Eisen zwei- oder dreiwertig auftritt. Im ersten Fall gibt es seine zwei Elektronen aus dem Kugelorbital des 4. HENs ab (die ja tatsächlich seine Valenzelektronen sind!). Im zweiten Fall gibt es zusätzlich noch ein Elektron aus den fünf Orbitalen des 3. HENs ab. Dadurch kann auf die fünf Orbitale jeweils ein Elektron verteilt werden, was einer halben Besetzung entspricht, was energetisch wiederum günstig ist.
Wenn dir das jetzt alles zu kompliziert war, gebe ich dir folgende Tipps, wie du die Wertigkeit aus Formeln herleiten kannst:
Wenn du beispielsweise die Formel Fe2O3 (Eisen-III-oxid) vor dir hast, so kannst du ermitteln, welche Wertigkeit die Eisenionen hier haben müssen, weil du die Wertigkeit des Hauptgruppenelements Sauerstoff leicht bestimmen kannst (oder kennst). Sauerstoff steht in der 6. Hauptgruppe (HG) des Periodensystems der Elemente (PSE). Es hat darum sechs Außenelektronen. Ihm fehlen zwei weitere Elektronen, um auf die "magische" Zahl von acht zu kommen (Oktettregel). Darum nehmen Sauerstoffatome gerne zwei Elektronen im Verlauf von Reaktionen auf. Sie werden zu zweifach negativ geladenen Anionen (O^2-) und sind deshalb zweiwertig! Um jetzt die Wertigkeit des Nebengruppenelements Eisen zu ermitteln, musst du dir nur angucken, wie viele Eisen-Ionen mit wie vielen zweiwertigen Sauerstoff-Ionen die Verbindung bilden...!?
Genau!, es sind 2 Fe-Teilchen, die mit 3 zweiwertigen O-Teilchen die Verhältnisformel Fe2O3 bilden. Die drei Sauerstoffteilchen sind zusammen sechsbindig (3 x zweiwertig = sechsbindig). Du benötigst aber nur zwei Eisenteilchen, um die gleiche Bindigkeit herzustellen. Also muss jedes der Eisenteilchen dreibindig sein (sechsbindig : 2 Eisenteilchen = dreiwertig).
Schauen wir uns ein anderes Beispiel an: FeCl2 (Eisen-II-chlorid). Auch hier hast du im Hauptgruppenelement Chlor die entscheidende Hilfe. Chlor steht in der 7. HG des PSE, hat also sieben Außenelektronen, braucht noch ein weiteres für seine Edelgaskonfiguration, nimmt daher bei Reaktionen gerne ein Elektron auf, bildet somit einfach negative Anionen und ist als einwertig zu bezeichnen. Nun brauchst du laut Verhältnisformel zwei einwertige Chlorid-Ionen, um mit einem Eisenteilchen eine ungeladene Verbindung hinzubekommen. Die beiden Chloridionen sind zusammen zweibindig (2 x einwertig = zweibindig). Dementsprechend muss das Eisenteilchen zweiwertig sein (zweibindig : 1 Eisenteilchen = zweiwertig).
Ein weiterer Tipp ist in den Namen der Verbindungen zu finden. Eisen-III-oxid zeigt dir, dass hier das Eisenoxid gemeint ist, in dem Eisen dreiwertig ist. Es gibt auch Eisen-II-oxid, dessen Verhältnisformel FeO lautet. Entsprechend gibt es Eisen-II-chlorid (FeCl2) und Eisen-III-chlorid (FeCl3). Oder Kupfer-I-oxid (Cu2O) und Kupfer-II-oxid (CuO). An dieser Stelle muss ich dich darauf hinweisen, dass Kupfer nicht imm zweibindig ist, wie du es in deiner Frage formuliert hast! Aber egal...
Ist jetzt alles klar? Insgesamt kannst du also festhalten, dass Nebengruppenelemente manchmal mit verschiedenen Wertigkeiten auftreten und dass man das aus Verhältnisformeln ermitteln kann, wenn Hauptgruppenelemente beteiligt sind.
Die (traurige) Alternative ist, die Wertigkeiten - wenigstens der häufig vorkommenden Nebengruppenelementen - wie Vokabeln einer Sprache auswendig zu lernen:
Eisen (Fe): zwei- oder dreiwertig,
Zink (Zn): zweiwertig,
Kupfer (Cu): ein- oder zweiwertig,
Silber (Ag): einwertig...
Ich hoffe, ich konnte dir weiterhelfen und habe dich mit der Mammutantwort weder gelangweilt noch überfordert.
LG von der Waterkant.
Die Bindigkeit bzw.Wertigkeit der einzelnen Atome kann, wenn Du Lust hast, schnell und sicher in jedem guten Chemiebuch über anorganische Chemie finden. Eine gute Antwort findest Du im Periodensystem der Elemente.
arevo
Ja, ich verstehe wie man die Bindigkeit von Atomen aus den Hauptgruppen herausfindet. Jedoch ist es mir immernoch nicht klar wie man die Bindigkeit von Nebengruppenelenten bestimmt. Kann mir jemand helfen ?
