Kann mir jemand erklären warum da auf einmal eine 3 hinkommt und warum sich die 2 verschiebt (Reaktionsformeln)?

Answer 1

[DedeM]

Moin,

puh, das wird aber ein längerer Erklärtext. Mach dich auf einiges gefasst...

Eine bewährte Methode, um ein Reaktionsschema korrekt zu ermitteln, ist der folgende Weg:

1. Aufstellen der Wortgleichung
Das machst du, damit du überhaupt weißt, welche Stoffe du einsetzt (Edukte) und welche Stoffe nach der Reaktion entstehen (Produkte).
Eine Wortgleichung besteht - wie der Name schon sagt - aus Wörtern. Die Wortgleichung für die Reaktion zwischen Aluminium und Sauerstoff lautet:

»Aluminium und Sauerstoff reagieren zu Aluminiumoxid.«

2. Übersetzung in eine vorläufige Formelgleichung
Hier ermittelst du zunächst einmal alle Formeln der beteiligten Stoffe aus der Wortgleichung. Außerdem verwendest du für Wörter wie „und” oder „reagieren zu” die entsprechenden Symbole aus der chemischen Formelsprache.
Im Falle der Reaktion zwischen Aluminium und Sauerstoff sieht die vorläufige Formelgleichung folgendermaßen aus:

Al + O₂ → Al₂O₃

Das ist das, was in deinem Buch steht...
Hierbei musst du ein paar Dinge beachten:

1) Indices (Mehrzahl von Index) und Faktoren
Ein Index ist eine tiefgestellte Zahl in einer Formel. Der Index bezieht sich immer ausschließlich auf das, was direkt vor ihm steht!

In der Formel

H₂O (Wasser)

bedeutet das also, dass in einem Wassermolekül zweimal H und einmal O enthalten sind, denn der Index 2 steht nur hinter dem Symbol H. Also ist auch nur das H in dieser Formel doppelt vorhanden.

In der Formel

Mg(NO₃)₂ (Magnesiumnitrat)

ist dagegen das „Mg” (Mg²⁺) einmal und das gesamte Nitrat-Anion (NO₃^–) zweimal vorhanden. Weil das Nitrat-Anion selbst ein zusammengesetztes Anion ist, das aus einem N-Atom und drei O-Teilchen besteht, musst du um das Anion eine runde Klammer setzen, weil du ja ausdrücken willst, dass das gesamte Nitrat-Anion zweimal vorhanden sein soll.

Ein Faktor vor einer Formel bezieht sich dagegen auf jedes Elementsymbol in der Formel (bis zum Ende der Formel).

Dementsprechend bedeutet

2 H₂O

dass das Wassermolekül zweimal vorkommt; es sind also insgesamt (2 x 2 =) 4 H und (2 x 1 =) 2 O vorhanden, verstehst du?!

2) Biatomare Elemente
Es gibt ein paar wenige Elemente, deren kleinste Teilchen nicht einzelne Atome, sondern zweiatomige (biatomare oder auch diatomare) Minimoleküle sind. Zu diesen sieben Ausnahmen im Periodensystem der Elemente (PSE) zählen

• Wasserstoff (H₂)
• Stickstoff (N₂)
• Sauerstoff (O₂)

sowie die vier Halogene

• Fluor (F₂)
• Chlor (Cl₂)
• Brom (Br₂) und
• Iod (I₂)

Immer wenn diese Elemente in einem Reaktionsschema ohne anderen Bindungspartner auftreten (also als Element!), dann musst du hinter das Symbol für das entsprechende Element die Index-2 anfügen.

3) Formeln von Verbindungen
Es würde an dieser Stelle zu lange dauern, dir ausführlich zu erklären, wie man auf die Formeln von Verbindungen kommt. Aber im Falle des Aluminiumoxids ist so so:

Aluminium (Al) steht im PSE an 13. Position. Das bedeutet, dass Aluminiumatome 13 Protonen (Plusladungen) im Atomkern haben (Ordnungszahl = Protonenzahl). Da ein Atom nach der Definition ein ungeladenes Teilchen ist, muss es in einem Aluminiumatom also auch 13 negative Ladungen geben. Die gibt es auch und zwar als Elektronen in der Atomhülle. Aluminiumatome haben demnach 13 Elektronen in ihrer Hülle.

Edelgase haben nun wiederum Atomhüllen, die nach der Anzahl und Anordnung der Elektronen so perfekt gebaut sind, dass jede Veränderung in der Hülle nachteilig wäre. Deshalb gibt es auch (so gut wie keine) Verbindungen mit Edelgasen.

Alle anderen Elemente haben dagegen Atome, die nicht so perfekte Hüllen wie Edelgasatome haben. Darum reagieren die Atome dieser Elemente munter untereinander, denn sie möchten dadurch auch so perfekte Elektronenhüllen bekommen, wie es die Edelgasatome von Natur aus haben. Das heißt, sie streben durch eine chemische Reaktion nach einer Edelgaskonfiguration.

Deshalb schaust du dir im Falle des Aluminiums an, welches das nächstgelegene Edelgas ist. Da kommen zwei in Frage: einmal Neon mit 10 Elektronen (Platz 10 im PSE, also 10 Protonen und dadurch im Atom auch 10 Elektronen) und das andere Mal Argon mit 18 Elektronen.
Aluminiumatome haben wie gesagt 13 Elektronen. Das sind drei mehr als bei Neonatomen und fünf weniger als bei Argonatomen.
Ein Aluminiumatom müsste also entweder drei Elektronen loswerden (um auf zehn Elektronen zu kommen) oder fünf Elektronen aufnehmen.
Nun ist aber die Abgabe eines Elektrons etwa mit genau so viel Energieaufwand verbunden wie die Aufnahme. Da ist es dann nur logisch, dass es für ein Aluminiumatom leichter ist, drei Elektronen abzugeben als fünf aufzunehmen.

Aber wenn ein Aluminiumatom drei Elektronen abgibt, dann bleibt es kein ungeladenes Atom mehr, denn Elektronen sind immerhin negative Ladungsträger (Minusladungen). Nach der Abgabe von drei Elektronen erhält das Aluminiumteilchen eine dreifach positive Ladung, denn die Weggabe von Elektronen ändert ja nichts an der Protonenanzahl im Kern. Den immer noch 13 Protonen (Plusladungen) stehen nach der Elektronenabgabe nur noch 10 Elektronen (Minusladungen) in der Hülle gegenüber. Das ergibt ein dreifach positiv geladenes Aluminiumion (Al³⁺).

Sauerstoff macht aus seinen Atomen aus ähnlichen Gründen zweifach negativ geladene Oxidionen (O^2–). Sauerstoff steht auf Platz 8 im PSE. Das heißt, es hat als Atom acht Elektronen in seiner Hülle. Das nächstgelegene Edelgas ist wieder Neon. Um auf 10 Elektronen in der Hülle zu kommen, muss ein ungeladenes Sauerstoffatom also zwei Elektronen aufnehmen. Damit nimmt es aber auch zwei negative Ladungen auf. Deshalb wird aus dem Atom ein zweifach negativ geladenes Ion.

Wenn du nun die Formel von Aluminiumoxid herausfinden willst, musst du von beiden Ionensorten so viel zusammen bringen, dass keine Ladung übrig bleibt. Du hast einmal die Ladung 3+, andererseits die Ladung 2–. Wenn du zwei Aluminiumionen nimmst, hast du insgesamt (2 x 3+ =) 6 Plusladungen. Das kannst du mit drei Oxidionen ausgleichen, weil das (3 x 2– =) 6 Minusladungen ergibt. Deshalb ist die Formel von Aluminiumoxid

Al₂O₃

verstehst du?!

4) Sonstige Symbole
In einem Reaktionsschema wird aus einem „und” aus der Wortgleichung ein Plussymbol: „+”.
Das „... reagieren zu...” wird zu einem Reaktionspfeil (→). Bitte verwende in einem Reaktionsschema NIEMALS ein GLEICHHEITSZEICHEN (=), weil die Edukte und die Produkte in chemischen Reaktionen nun einmal NICHT das GLEICHE sind...

3. Ausgleichen der vorläufigen Formelgleichung
In der Chemie gibt es das Grundgesetz zur Erhaltung der Masse. Das bedeutet, dass bei einer chemischen Reaktion keine Masse hinzukommt und im Prinzip auch keine Masse verloren geht. Mit anderen Worten: Die Masse aller Ausgangsstoffe und die Masse aller Endstoffe muss bei einer chemischen Reaktion gleich groß sein.

Wegen dieses Grundgesetzes musst du die vorläufige Formelgleichung (in der ja bis jetzt nur die Formeln deiner Reaktionsteilnehmer stehen) ausgleichen. Das heißt, du musst dafür sorgen, dass vor und hinter dem Reaktionspfeil von jedem Elementsymbol die gleiche Anzahl vorhanden ist. Denn nur wenn links und rechts vom Reaktionspfeil von jedem Elementsymbol jeweils die gleiche Anzahl vorhanden ist, kannst du sicher sein, dass dann auch die Gesamtmassen links und rechts gleich sind.

Und jetzt kommt es sehr WICHTIGES: Wenn du in der vorläufigen Formelgleichung die korrekten FORMELN ermittelt hast, darfst du sie nachträglich NICHT dadurch VERÄNDERN, indem du die Indexzahlen veränderst oder die Symbole auseinanderreißt und mitten in die Formel Faktoren schreibst.
Wenn du die Anzahl von Elementsymbolen verändern musst, dann geht das nur, indem du Faktoren vor eine Formel setzt.

Dazu schaust du dir die vorläufige Formelgleichung an und gehst jedes Elementsymbol nacheinander durch. Kleiner Tipp: fang mit den biatomaren Elementen an (hier Sauerstoff)...

Al + O₂ → Al₂O₃

Links hast du 2 x O (im O₂), rechts hast du 3 x O (im Al₂O₃). Das ist nicht gleich. Deshalb suchst du jetzt das kleinste gemeinsame Vielfache (kgV) von 2 und 3. Du suchst also die kleinst mögliche Zahl, in die sowohl die 2 als auch die 3 glatt hineinpassen. Das kgV von 2 und 3 ist 6.
Wie kommst du also links auf 6 x O? - Na, klar, indem du vor die Formel vom Sauerstoff den Faktor „3” setzt. Dann erhältst du

Al + 3 O₂ → Al₂O₃

Und rechts? Wie kommst du da auf 6 x O? - Genau, indem du den Faktor „2” vor die Formel von Aluminiumoxid hinzu fügst:

Al + 3 O₂ → 2 Al₂O₃

Nun hast du links und rechts jeweils 6 x O. Also gehen wir zum nächsten Elementsymbol, dem Aluminium (Al)...
Links hast du 1 x Al, rechts aber jetzt 4 x Al (im 2 Al₂O₃). Du brauchst also das kgV von 1 und 4. Das ist natürlich 4. Deshalb setzt du vor das Al links den Faktor 4, während du vor die Formel des Aluminiumoxids theoretisch den Faktor 1 schreiben könntest, aber einen Faktor 1 schreibt man nicht auf.
Nun hast du

4 Al + 3 O₂ → 2 Al₂O₃

Eine Endkontrolle ergibt:
Links gibt es 4 x Al (im 4 Al), rechts auch (im 2 Al₂O₃).
Links sind es 6 x O (im 3 O₂), rechts ebenso (im 2 Al₂O₃).

Alle Elementsymbole kommen jeweils links und rechts gleich häufig vor, das Reaktionsschema ist ausgeglichen und du bist mit der Arbeit fertig...

Ich hoffe, dass du jetzt verstehst, wie und warum sich Index-Zahlen in Formeln verändern.

LG von der Waterkant

Answer 2

[evtldocha]

kann mir jemand erklären warum da auf einmal eine 3 hinkommt und warum sich die 2 verschiebt

Nein, das kann man nicht erklären, denn das was da steht ist Unsinn:

$4\ Al\ +3O_2\ \rightarrow\ 2\ Al_2O_3$

Dann stehen auch rechts und links die gleiche Anzahl Aluminium-Atome (4 =2*2) und Sauerstoff-Atom (3*2 = 2*3 = 6)

Comments

[studysmarter2]

Das war der Anfang der Aufgabe in meinem Buch aber ich glaube dass es nur anzeigt wie sie einzelnen Symbole geschrieben werden und ich es falsch verstanden habe, trotzdem danke ich schaue es mir nochmal an 😅

Answer 3

[ADFischer]

Weil die Reaktionsgleichung so nicht stimmt. Die Anzahl der Atome der jeweiligen Elemente muss auf beiden Seiten übereinstimmen.

Woher ich das weiß: Berufserfahrung