[Chemie] Wie erkennt man die Reaktivität?

Question

Guten Nachmittag,wie kann ich im Periodensystem der Elemente die Reaktivität der verschiedenen Elemente erkennen? Gibt es hier eine Struktur bzw. eine bestimmte Anordnung, anhand der man erkennen kann, ob die Reaktivität ansteigt oder weniger wird, wenn man mehrere Elemente miteinander vergleicht. Als Beispiele habe ich hierzu zwei Aufgaben, vielleicht könnt ihr es mir ja anhand der Aufgaben erklären:Ordnen Sie die Alkalimetalle Kalium, Lithium, Rubidium nach steigender Reaktivität an.Welches Element ist das reaktivste Element im PSE? Geben Sid die hauptgruppe des PSE an, zu der es gehört.Zur 1. Aufgabe weiß ich:Die Alkalimetalle kommen in der Natur nicht als reines Element vorDie Alkalimetalle müssen besonders aufbewahrt werden (Lithium, Natrium und Kalium in Paraffinöl und Rubidium und Cäsium in Ampullen, die verschmolzen werden)Alkalimetalle sind weich und leichtAlkalimetalle sind sehr reaktionsfreudig, da sie nur ein Valenzelektron besitzen. Aber wieso ist das so? Je mehr Valenzelektronen, desto weniger reaktionfreudig? Nein oder?Alkalimetalle kann man durch Flammenfärbung nachweisen, da jedes Alkalimetalle eine bestimmte Farbe bei der Verbrennung verursachtZur Aufgabe 2 weiß ich:Die 7. Hauptgruppe des PSE, also die Halogene, können mit fast allen Elementen reagieren und Bindungen eingehen, vor allem Fluor.Das chemische Verhalten von Fluor ist besonders aggressiv. Ich habe gefunden, das das an der Elektronegativität liegt, aber was das ist, weiß ich leider noch nicht.Ich würde daher als Antwort zur zweiten Aufgabe folgendes schreiben: Fluor ist das reaktivste Element aller Elemente im PSE. Fluor ist ein Halogen und gehört der 7. Hauptgruppe im PSE an.Ich freue mich auf eure ausführlichen und leicht verständlichen Antworten.

Ralph1952 · Accepted Answer

Die Alkalimetalle in der 1. Hauptgruppe haben nur 1 Elektron zu viel, als wie für das Oktett (Edelgasstatus) nötig ist und trachten danach, dieses abzugeben. Durch die niedrige Elektronegativität dieser Elemente geschieht dies aggressiv, vor allem im unteren Bereich dieser Hauptgruppe, d.h. die Reaktivität nimmt von oben (Lithium) nach unten zu (Cäsium).
Bei den Elementen der 7. Hauptgruppe fehlt nur ein Elektron bis zur vollen mit 8 Elektronen besetzten Außenschale. Also trachten diese Elemente danach, dieses Elektron aufzunehmen, um das Oktett (Edelgasstatus) zu erzielen. Durch die hohe Elektronegativität dieser Elemente geschieht dies recht heftig, vor allem beim Fluor, darum gelten diese Elemente als reaktionsfreudig (von oben nach unten abnehmend).
Hohe Elektronegativität bedeutet, zieht Elektronen stark an, niedrige Elektronegativität begünstigt Elektronenabgabe.

DedeM · Answer

Moin,na, da warst du ja schon ziemlich fleißig. Das verdient Hilfe!Im Grunde hast du es ja schon selbst herausgefunden, denn du hast unter anderem geschrieben, dass die Alkalimetalle (in elementarer Form) besonders aufgehoben werden müssen. Lithium, Natrium und Kalium können in Paraffinöl aufbewahrt werden. Rubidium und Cäsium müssen in verschmolzenen Ampullen aufbewahrt werden. Das zeigt, dass die letzten beiden Alkalimetalle offenbar so reaktionsfreudig sind, dass es nicht mehr reicht, sie in das reaktionsträge Paraffinöl einzubetten, weil sie sogar damit reagieren würden.Das führt dich zu dem Gedanken, dass die Reaktivität in der Gruppe der Alkalimetalle von oben nach unten zunimmt, also:Reaktivität von...Lithium < Natrium < Kalium < Rubidium < CäsiumDas steckt im Grunde bereits in deiner Recherche. Was jetzt noch fehlt, ist eine Begründung. Und da kommen wir auf den Atombau.Ganz rechts im Periodensystem der Elemente (PSE) findest du die Gruppe der Edelgase. Die Edelgase heißen so, weil sie überaus reaktionsträge sind. Sie sind quasi „zu edel”, um sich mit anderen Atomen einzulassen. Das heißt, sie wollen praktisch mit nichts und niemandem chemische Reaktionen eingehen. Aber warum ist das so? Das liegt daran, dass die Edelgase von Natur aus einen Atombau haben, der energetisch besonders stabil ist. Jede Veränderung in der Anzahl oder Anordnung der Elektronen in der Hülle von Edelgasatomen wäre von der Energie her gesehen eine Verschlechterung. Deshalb bezeichnet man diese Konstellation der Elektronen in Edelgasatomen auch als Edelgaskonfiguration. Aber weil jede chemische Reaktion eben zu einer solchen Veränderung in der Atomhülle führen würde, gehen die Edelgasatome derartige Reaktionen im Grunde nicht freiwillig ein.Die Atome aller anderen Elemente im PSE haben keine so stabile Edelgaskonfiguration. Die Atome der anderen Elemente haben entweder ein bisschen zu viele oder zu wenige Elektronen in ihren Hüllen.Alle Alkalimetalle zeichnen sich zum Beispiel dadurch aus, dass ihre Atome ein einzelnes Außenelektron (Valenzelektron) besitzen. Gäbe es dieses einzelne Valenzelektron nicht, hätten die Atome eine Edelgaskonfiguration. Darum geben diese Alkalimetallatome in chemischen Reaktionen gerne dieses einzelne Valenzelektron ab (wodurch sie zu einem einfach positiv geladenen Alkalimetall-Kation werden, das aber eine Edelgaskonfiguration hat).Du weißt sicher auch, dass der Durchmesser der Atome innerhalb einer Gruppe von oben nach unten zunimmt, weil die Elektronenhüllen immer größer werden.Tja, und nun frage dich: Welches einzelne Valenzelektron wird vom Atomkern wohl stärker angezogen, das in einem Lithiumatom, wo der Kern noch relativ nah am Valenzelektron liegt, oder in einem Rubidiumatom, in dem das Valenzelektron schon ziemlich weit entfernt vom Kern ist?Genau! Je größer ein Atom ist, desto weiter ist das Valenzelektron vom Kern entfernt, desto geringer ist die Anziehungskraft zwischen Elektron und Kern und umso leichter wird es abgegeben.Darum steigt die Reaktivität vom Lithium über Natrium, Kalium und Rubidium bis zum Cäsium immer mehr an.In der Gruppe der Halogene (7. Hauptgruppe im PSE) ist es nun so, dass sich die Atome der Elemente dieser Gruppe dadurch auszeichnen, dass sie sieben Valenzelektronen haben. Das bedeutet, dass sie im Grunde ein einziges Elektron zu wenig besitzen, um die erstrebenswerte stabile Edelgaskonfiguration zu haben. Darum nehmen die Atome dieser Elemente in chemischen Reaktionen gerne ein einzelnes Elektron auf (wodurch sie zu einem einfach negativ geladenen Halogenid-Anion werden, was dafür eine Edelgaskonfiguration besitzt).Aber die Halogenatome können außer der Aufnahme von Elektronen auch noch einen anderen Bindungstrick anwenden. Sie können Atombindungen ausbilden. Dazu kommt es, wenn zwei Bindungspartner jeweils ein Elektron für die Bindung beisteuern. Dieses Elektronenpaar kann dann von den beteiligten Atomrümpfen gemeinsam genutzt werden, wobei jeder Atomrumpf für sich beanspruchen kann, dass das bindende Elektronenpaar zu ihm gehören würde.Tja, und nun hast du gelesen, dass Fluor die größte Elektronegativität habe (und deshalb das reaktivste Element sei). Unter Elektronegativität versteht man ein relatives Maß für die Stärke, mit der ein bindendes Elektronenpaar von einem Atomrumpf angezogen wird. Etwas salopp ausgedrückt: Wie stark wird ein bindendes Elektronenpaar angezogen?! Und hier zieht ein Fluor-Atomrumpf immer am stärksten ein bindendes Elektronenpaar an, egal, mit wem er verbunden ist. Fluoratome sind also überaus gierig nach Elektronen. Deshalb sind sie am reaktivsten.Ich hoffe, das konntest du alles nachvollziehen?! Bei Nachfragen, nutze gerne den Kommentar...LG von der Waterkant

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