Gib alle möglichen Ionen des Kohlenstoffs an?

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4 Antworten

Moin,

du bist auf der richtigen Spur. Du hast das Kernproblem von Atomen der Elemente aus der vierten Hauptgruppe erkannt. Da sie vier Valenzelektronen (= Außenelektronen) haben, würden sie zur Auffüllung des äußeren Hauptenergieniveaus (und damit die Erlangung der angestrebten Edelgaskonfiguration) vier Elektronen aufnehmen müssen.
Die Alternative wäre, die vier Valenzelektronen abzugeben, denn dadurch fiele die ehemalige äußere Schale weg, so dass die bis dahin zweitäußere Schale zur äußeren würde, wodurch eine Edelgaskonfiguration erlangt werden könnte.

Die Frage lautet also: Vier Elektronen aufnehmen oder vier Elektronen abgeben?

Und dann erkennt man schnell das Dilemma: Die Abgabe von vier Elektronen würde zu vierfach positiv geladenen Kationen führen. Im Falle des Kohlenstoffs wären das also C^4+-Kationen.
Die Aufnahme von vier Elektronen würde dagegen zu vierfach negativ geladenen Anionen führen. Im Falle des Kohlenstoffs also zu C^4– -Anionen.

Nun ist die Abgabe oder die Aufnahme von Elektronen im Prinzip etwa mit dem gleichen Energieaufwand verbunden. Das heißt, es ist energetisch ziemlich egal, ob ein Atom ein Elektron aufnimmt oder abgibt.
Aber bedenke: Mit jeder Abgabe eines Elektrons, wird die Entfernung eines weiteren Elektrons schwieriger, weil die Abgabe des negativen Ladungsträgers (des Elektrons) ein zunehmend positiver geladenes Ion zurück lässt. Die zunehmend positiver werdenden Ionen ziehen aber die negativ geladenen Elektronen immer stärker an. Und um am Ende ein viertes Elektron aus einem bereits dreifach positiv geladenen Kohlenstoff-Kation zu entfernen, dafür bräuchte man schon eine Menge Energie, die bei herkömmlichen chemischen Reaktionsprozessen im Grunde nicht erreicht wird.
Umgekehrt gilt natürlich ein analoges Problem. Wenn ein Atom ein Elektron aufnimmt, wird es zu einem negativ geladenen Ion. Dabei wird es schwerer, dieses Ion ein zweites Elektron aufnehmen zu lassen, weil sich die negativen Ladungen des Ions und des Elektrons gegenseitig abstoßen. Am Ende würde es demnach enorm viel Energie erfordern, um in ein dreifach negativ geladenes Anion ein viertes Elektron "zu quetschen", verstehst du?

Somit ist die Aufnahme von vier Elektronen kaum möglich, die Abgabe aber auch nicht.

Erst wenn die Atome der Elemente aus der vierten Hauptgruppe eine gewisse Größe erreichen, wird es leichter, bis zu vier Elektronen aus deren Hüllen zu entfernen, weil sich die Elektronen auf weit außen liegenden "Hüllschichten" befinden und nicht mehr ganz so stark vom Kern angezogen werden. Darum gibt es zum Beispiel vom Element Zinn oder Blei zweifach oder vierfach positiv geladene Kationen.

Kohlenstoffatome können das im Prinzip nicht leisten; sie sind zu klein dafür. Darum gehen sie eine andere Art von Bindung ein. Sie bilden im Grunde keine Ionen, sondern sie bilden sogenannte Atombindungen (= Elektronenpaarbindungen = kovalente Bindungen) aus. Aber das steht hier nicht zur Diskussion...

LG von der Waterkant.

Hm ich find die Frage etwas merkwürdig... Bei Ionen des Kohlenstoffs fallen mir grad nur Carbide ein, aber vllt verstehe ich die Frage falsch ^^°

Ich könnte mir vorstellen, dass darauf abgezielt wird, dass Kohlenstoff zum Erreichen des Edelgaszustands entweder 4 Elektronen abgeben oder 4 Elektronen aufnehmen muss, von daher kommt es bei der Ladung bzw. Oxidationsstufe von Kohlenstoff immer auf den Bindungspartner an. Bei Aluminiumcarbid, Al4C3, ist Kohlenstoff formal vierfach negativ geladen, bei Kohlendioxid, CO2, dagegen formal vierfach positiv. Wenn man sich organische Verbindungen anschaut, dann kommt so gut wie jede Oxidationsstufe von -IV bis +IV vor...

Zwergbiber50 29.06.2017, 19:37

Hab selten so eine verschwurbelte Frage gelesen. aber die Antwort umso besser.

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Also einzelne Kohlenstoff 'Ionen'  sind nach meiner Auffassung rein theoretischer Natur.  Nehmen wir Methan. CH4  Es liegt zwischen dem Wasserstoff und dem Kohlenstoff eine Atom Bindung vor. Also liegt der Kohlenstoff somit nicht  ionisch vor. Allein schon die Frage hat was echt verunsicherndes.  Hey Kollegen (wissen wer gemeint ist): Wie seht ihr das ?

TomRichter 29.06.2017, 22:07

Positive C-Ionen gibt es meines Wissens in der Chemie nicht. Durch elektrische Anregung kann man sie natürlich erzeugen und nachweisen, wenn man schnell genug ist.

Negative C-Ionen kommen in den Alkali-Carbiden vor.

Sowohl C₂²⁻
https://de.wikipedia.org/wiki/Lithiumcarbid

und C₃⁴⁻
https://de.wikipedia.org/wiki/Magnesiumcarbid

und C⁴⁻
https://de.wikipedia.org/wiki/Berylliumcarbid

vermutlich noch ein paar weitere Ionen.

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Hallo Theo4321

Hast du die Frage nochmals durchgelesen, bevor du sie veröffentlicht hast?

Ich fürchte, nein. Da ist so gut wie alles konfus formuliert.

Zustimmen kann ich diesem Satzteil:  "....ins Grübeln kommen kann....."

Bist du sicher, dass du Ionen des Kohlenstoff meinst?

LG

LeBonyt 29.06.2017, 19:27

Danke Kollege...

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Zwergbiber50 29.06.2017, 19:30
@LeBonyt

immer gern geschehen. bin mal auf die Antwort von Theo4321 gespannt

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Zwergbiber50 29.06.2017, 19:34
@LeBonyt

Ja, stimmt, hab ich auch gesehen. Sie hast sich da richtig in den Text versenkt, um den Sinn zu ermitteln.

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Theo4321 29.06.2017, 20:08

Das was ich in "" gesetzt habe ist nicht von mir formuliert, sonder von der Lehrerin. Wenn du allerdings den rest meinst, tut es mir leid.

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Theo4321 29.06.2017, 20:12
@Theo4321

Der Satz: "Also die Elemente in der 4. HG haben 4 Elektronen und ihnen fehlen 4 Elektronen zur Edelgaskonfiguration." ist die Antwort auf den ersten Teil der, von der Lehrerin gestalten frage(Denke ich).

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Zwergbiber50 29.06.2017, 20:13
@Theo4321

Schon ok, Du hast ja auch schon genug Informationen erhalten, besonders von DedeM, Rhenia und LeBonyt, und von mir gar keine.

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Theo4321 29.06.2017, 20:21
@Zwergbiber50

Wenn ich ehrlich bin habe ich die Aufgabe: "Gib alle möglichen Ionen des Kohlenstoffs an." immer noch nicht verstanden.

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Zwergbiber50 29.06.2017, 20:27
@Theo4321

Ganz einfach gesagt: Kohlenstoff bildet keine Ionen, mal abgesehen von den Carbiden, von denen Rhenia gesprochen hat. Aber die werden dich auch nicht interessieren. Kohlenstoff geht kovalente Bindungen ein und hier mit verschiedenen Oxidationszahlen, im CO +2, im CO2 +4, im CH4 -4 usw.

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Theo4321 30.06.2017, 15:19
@Zwergbiber50

Die Lehrerin wollte als Antwort auf die Frage: C⁻⁴ und C⁺⁴.

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