Woher weiß man wie viele Außenelektronen die Atome in der Nebengruppe haben?
Wo steht im Periodensystem wie viel Außenelektronen diese Atome haben sonst sieht man es ja an der hauptgruppe aber die haben ja keine
4 Antworten
Da siehst du, wie die Valenzelektronen zugeordnet sind. Bei der Nebengruppe nimmst du die arabischen Zahlen (1,2,3...) und subtrahierst davon 1. Schon hast du die korrekte Anzahl an Valenzelektronen. Als Beispiel: Uran hat 6 Valenzelektronen.
Diese Regel trifft aber leider nicht immer zu. Es gibt einige Ausnahmen bei der Nebengruppe. Holmium hat beispielsweise nur 2 Valenzelektronen.
Bei den Nebengruppenelementen interessiert nicht die Anzahl der Außenelektronen, sondern die der Valenzelektronen, und dazu gehören auch die d-Elektronen der zweitäußersten Schale. Zusammen ergibt sich sich so als Anzahl die Gruppennummer.
Aber wenn man wirklich nur die Außenelektronen (der isolierten Metallatome) betrachtet, so sind das nach Schema F sde 2 s-Elektronen. Durch Anomalien ist die Anzahl im Einzelfall auch mal 0 oder 1. Für die Chemie ist diese Betrachtung allerdings ziemlich nutzlos.
Moin,
ja, ja, die Nebengruppen...
Es kommt darauf an, was du als „Außenelektronen” ansiehst. Sind das die Elektronen im höchsten Hauptenergieniveau oder doch die Elektronen mit dem größten Energiegehalt? Oder beides, wenn die Energiedifferenz nicht allzu groß zwischen beiden Sorten ist?
Konkret ist das in der Chemie eine relativ sinnlose Frage, wenn du darauf aus bist, dass du nur die Anzahl der Elektronen im höchsten Hauptenergieniveau meinst.
Das hat etwas mit dem Feinbau der Elektronenhülle zu tun. Dort gibt es nämlich einerseits das Hauptenergieniveau (die Schale) und andererseits im Hauptenergieniveau noch Unterräume, in denen Elektronen mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit anzutreffen sind (Orbitale).
Und bei den Orbitalen gibt es nun solche, die formal zu einem bestimmten Hauptenergieniveau gehören, aber vom Energiegehalt aus betrachtet ungünstiger liegen als andere Orbitale, die formal zum nächsten oder gar übernächsten Hauptenergieniveau zählen.
Nehmen wir als Beispiel einmal das Eisen (Fe). Eisenatome haben 26 Protonen im Kern, also auch 26 Elektronen in der Hülle.
Im 1. Hauptenergieniveau (HEN; 1. Schale, K-Schale) sind 2 Elektronen.
Im 2. HEN (L-Schale) sind insgesamt 8 Elektronen, die sich auf vier Orbitale verteilen (ein s- und drei p-Orbitale).
Das 3. HEN gliedert sich nun wieder in ein sogenanntes s-Orbital und drei p-Orbitale, aber zusätzlich gibt es noch fünf d-Orbitale.
Auch das nächste HEN hat wieder ein s-, drei p-, fünf d- und (formal) sieben f-Orbitale.
Aber das s-Orbital des 4. HEN liegt energetisch günstiger als die fünf d-Orbitale aus dem 3. HEN. Darum wird das 4s-Orbital noch vor den fünf d-Orbitalen des 3. HENs mit Elektronen besetzt. Mit anderen Worten: Aufgrund der geringeren Energie im 4s-Orbital werden dort Elektronen hineingegeben, bevor es zur Auffüllung der 3d-Orbitale des vorherigen Hauptenergieniveaus kommt.
Das führt beim Eisen zu folgender Besetzung:
K-Schale: 1s2 (= 2 Elektronen)
L-Schale: 2s2 und 2p6 (= 8 Elektronen)
M-Schale: 3s2 und 3p6 (= 8 Elektronen)
N-Schale: 4s2 (= 2 Elektronen)
jetzt erst wieder die M-Schale: 3d6 (= 6 Elektronen)
macht zusammen (2 + 8 + 8 + 2 + 6 =) 26 Elektronen.
Formal sind die beiden Elektronen in der N-Schale die „Außenelektronen”. Aber das Energieniveau des 4s-Orbitals ist nur leicht günstiger als das Niveau der 3d-Orbitale. Deshalb bilden die beiden 4s-Elektronen (aus dem 4. HEN) und die sechs 3d-Elektronen (aus dem 3. HEN) zusammen 8 Valenzelektronen.
Und deshalb hat Eisen bei den Nebengruppen die römische Zahl VIIIB (oder VIIIA, je nach Periodensystem).
Dass dies von Bedeutung ist, siehst du daran, dass Eisenatome gerne zweifach positiv geladene Kationen bilden (Fe2+) oder aber dreifach positiv geladene (Fe3+).
Wie kommt das? - Nun im ersten Fall gibt das Eisenatom seine beiden Elektronen aus dem 4s-Orbital ab.
Im zweiten Fall gibt es zusätzlich noch ein Elektron aus dem doppelt besetzten 3d-Orbital ab (so dass die fünf 3d-Orbitale danach jedes mit einem Elektron besetzt sind, was zu einem halbvoll besetzten Zustand führt, der energetisch wieder stabiler ist).
Du siehst, dass es wenig Sinn hat, nur nach den Außenelektronen bei Nebengruppenelementen zu fragen. Es ist sinnvoller auch die energetisch ungünstiger liegenden Orbitale mit einzubeziehen, die formal zu einem Hauptenergieniveau davor gehören, aber insgesamt mit Elektronen besetzt sind, die bei der Bildung von Ionen oder Bindungen eine Relevanz haben (Valenzelektronen).
Zugegeben, das ist zunächst ein bisschen kompliziert, aber...
LG von der Waterkant
Die römischen Ziffern stehen für die Anzahl Valenzelektronen. Das sind die Ziffern in horizontaler Richtung.
Ja und wie liest Man die valenzelektronen der Atome in der nebengruppe ab da stehen ja keine römischen Ziffern