Nebengruppenelemente Schalenmodell
In der Schule nehmen wir gerade das Pariodensystem durch. Ich weiß, dass bei den Hauptgruppenelementen auf der inneren Schale (K) immer 2 Elektronen, und auf den darauf folgenden (L, M, N) immer 8 sind. (Oktett-Regel) Ich weiß aber nicht, wie das bei den Nebengruppenelementen ist und im Internet finde ich auch nichts, da ich das irgendwie ohne dieses Orbital Modell verstehen muss, da wir das in der Schule noch nicht hatten. Kann mir jemand weiterhelfen? danke im vorraus
5 Antworten
Beim Ca hat die M-Schale 8 Elektronen und die N-Schale 2 Elektronen. Die M-Schale ist aber erst später mit 18 Elektronen gefüllt. Diese Auffüllung geschieht jetzt mit den Nebengruppenelementen Sc bis Zn.
Beim Sr hat die M-Schale 18, die N-Schale 8 und die O-Schale 2 Elektronen. Vom Y bis zum Cd wird N Schale bis zu 18 Elektronen aufgefüllt. Sie ist damit allerdings noch nicht voll. Sie wird später von Ce bis Lu bis 32 Elektronen aufgefüllt.
Beim Ba hat die N-Schale 18, die O-Schale 8 und die P-Schale 2 Elektronen. Vom Lu bis bis Hg wird die O-Schale bis zu 18 Elektronen aufgefüllt. Sie ist dann auch noch nicht voll.
Bei den Übergangselementen werden also neu hinzukommende Elektronen nicht auf der äußersten, sondern auf inneren Schalen angeordnet.
Ohne Orbitalmodell kommt man nicht sehr weit, denn das Orbitalmodell ist die Grundlage für die Erklärung der Positionen der Nebengruppenelementen sowie der schweren Erden.
Ich glaube eine kleine Einleitung in das Orbitalmodell wäre ganz vorteilhaft:
Schaue dir mal das Periodensystem an, von links nach rechts. Dann siehst du, dass die Hauptgruppen I und II im PSE sozusagen eine eigene Säule bilden in zwei Spalten. Wir nennen die Säure jetzt mal Gebilde A (verwundere dich nicht über die komisch wirkende alphabetische Reinfolge die ich für die "Gebilde" vornehme)
Dann siehst du dazu, dass der nächste drastische Unterschied im PSE die Nebengruppen ausmachen. Nimmst du die gesamten Nebengruppenelemente zusammen, siehst du ein Rechteck. Wir nennen das Rechteck jetzt mal Gebilde C.
Das nächste Gebilde was uns auffällt, sind die Seltenen Erden (Lanthanoide und Actinoide), die zwei Balken die unten aus den Nebengruppen hervorragen. Dieses Gebilde nennen wir Gebilde D.
Das letzte Gebilde ist dir am geläufigsten: Die Hauptgruppen III bis VIII. Das nennen wir nun Gebilde B.
Wie du siehst, haben wir jetzt 4 Gebilde:
- Gebilde A, die Säule links mit zwei Spalten (Hauptgruppe I und II),
- Gebilde B, das Rechteck auf der rechten Seite mit sechs Spalten (Hauptgruppe III bis VIII),
- Gebilde C, die Nebengruppenelemente mit zehn Spalten und
- Gebilde D, die zwei Reihen und 14 Spalten (Lanthanoide und Actinoide).
Vielleicht fällt dir jetzt ein Algorhytmus auf: Jedes benannte Gebilde führt alphabetisch gegenüber seinem Vorgänger 4 weitere Spalten.
Diese Tatsache ist Grundlage, um das Orbitalmodell zu verstehen bzw. darauf basiert das Orbitalmodell. Ohne großartig dir zu erklären, wie das Orbitalmodell jetzt funktioniert, sage ich dir:
Die Oktettregel basiert auf das Gebilde A und B. Zähle mal die Spalten von Gebilde A und B zusammen, du kommst auf 8 Spalten.
Jetzt stelle dir mal eine Autobahn vor und du säßest im Flugzeug. Aus dem Flugzeug siehst du eben die Autobahnen einer Großstadt. Du siehst zwar die Gebäude und du siehst das zwischen den Gebäuden etwas liegen muss (was dir ja bekannt ist: Straßen), aber du siehst die Straßen eben nicht.
Wenn du aber aus deinem Leben nur kennst mit den Flugzeug durchgängig zu fliegen, wirst du nie die Straßen erkennen und überhaupt wissen, dass es welche gibt, sondern nur die Autobahnen.
Jetzt sind Gebilde A und B (die Hauptgruppen) die Autobahnen und Gebilde C und D (die Nebengruppenelementen und seltenen Erden) die Straßen.
Der Unterschied zwischen Autobahn und Straße ist, dass es viel mehr Straßen als Autobahnen gibt (wie eben in Gebilde C und D mehr Spalten existieren als in Gebilde A und B).
Und auf der Autobahn, sowie auf den Straßen, fahren Elektronen. Und so kannst du dir das auch vorstellen:
Zwischen den ganzen Autobahnen ("Schalen" oder "Hauptschalen") sind kleine Straßen ("Unterschalen") und düsen Autos (Elektronen) rum.
Der markante Merkmal eben dieser Nebengruppenelemente (Gebilde C) bzw. die seltenen Erden (Gebilde D) ist, dass diese auf ihren Straßen unterschiedliche Anzahl an Autos (Elektronen) fahren. Das wird eben repräsentiert durch ihre Position im Periodensystem.
Aus dem Flugzeug weißt du: Du siehst die Elektronen auf der Autobahn und kannst sie zählen, auf den Straßen aber nicht.
Das zur Vorstellung (ich denke, das reicht erst einmal).
Diese Vorstellung benötigst du um nun folgendes (bis dato) grundlos akzeptieren zu müssen:
- Gebilde A, die Säule links mit zwei Spalten (Hauptgruppe I und II),
- Gebilde B, das Rechteck auf der rechten Seite mit sechs Spalten (Hauptgruppe III bis VIII),
- Gebilde C, die Nebengruppenelemente mit zehn Spalten und
- Gebilde D, die zwei Reihen und 14 Spalten (Lanthanoide und Actinoide).
Jede Spalte für ein Elektron, folgt:
- erste Periode, K Schale: 2 Elektronen
- zweite Periode, L Schale: 8 Elektronen
- dritte Periode, M Schale: 8 Elektronen
- vierte Periode, N Schale (aus der Nebengruppe): 8 Elektronen (+10 Elektronen)
- fünfte Periode, O Schale (aus der Nebengruppe): 8 Elektronen (+10 Elektronen)
- sechste Periode, P Schale (aus der Nebengruppe und Lanthanoide): 8 Elektronen (+10 Elektronen sowie +14 Elektronen)
- siebte Periode, Q Schale (aus der Nebengruppe und Actinoide): 8 Elektronen (+10 Elektronen sowie +14 Elektronen)
Erkennst du aus dieser Auflistung den Sinn der Oktettregel bzw. des Schalenmodells? Das Schalenmodell klammert das Gebilde C und D aus, weil es mit Abstand viel komplexer ist, als alleinig die Erklärung der Hauptgruppen (und damit einhergehende Oktettregel).
Ich hoffe ich konnte es verständlich erklären (so viel habe ich hier noch nie geschrieben ...).
Ich finde es ja nicht schlimm, bloß von Orbitalen zu reden wäre schon Orbitalmodell. :D
Ohne Orbital-Modell ist das nicht zu verstehen.
Du könntest dir höchstens vorstellen, dass die Schalen ab der 4. Schale 10 zusätzliche Elektronen aufnehmen können, die dann bei den Übergangsmetallen gefüllt werden, aber damit machst du mehrere Fehler und es beantwortet nicht die Frage: Warum werden erst 2 Elektronenaus den ersten 2 Hauptgruppen aufgefülltm, dann die Übergangsmetalle und dann die restlichen Hauptgruppen?
Mit Orbitalen ist das leicht zu erklären, in den ersten zwei HG werden die s-Orbitale aufgefüllt, bei den Übergangsmetallen die d-Orbitale und bei den anderen HG die p-Orbitale.
In der 1. Peridode gibt es nur s-Orbitale, in der 2. s- und p-Orbitale, ab der 3. sollte es d-Orbitale geben. Da die d-Orbitale aber energetisch höher liegen als das s-Orbital der 4. Periode, wird erst das 4s-Orbital gefüllt, bevor dass 3d-Orbital gefüllt wird. Deswegen hat man erst ab der 4. Periode d-Orbitale und damit Übergangsmetalle.
Bei den Lathanoide und Actinoiden kommt dann noch ein f-Orbital dazu.
Außerdem musst du noch wissen, dass in ein s-Orbital 2 Elektronen passen, in ein p-Orbital 6 Elektronen, in ein d-Orbital 10 Elektronen, in ein f-Orbital 14 Elektronen.
Das war ziemlich knapp zusammen gefasst, genaueres zur Orbital-Theorie solltest du selbst nachlesen.
Ohne Orbitalmodell ist das ganze etwas schwieriger zu verstehen.
Du solltest das PSE aber eher periodisch sehen. In der ersten Periode wird ein Orbital mit zwei Elektronen besetzt, das so genannte 1s-Orbital. In der zweiten Periode kommen dann die p-Orbitale dazu. Davon gibt es drei Stück und es existiert wiederum ein s-Orbital (das 2s-Orbital). Also stehen vier Orbitale zur Verfügung, die mit jeweils zwei Elektronen besetzt werden können, so dass acht Elemente in der zweiten Periode stehen. Ähnliches gilt auch für die dritte Periode. In der vierten Periode kommen dann nochmal neue Orbitale dazu, die d-Orbitale. Davon gibt es 5 Stück, so dass insgesamt 9 Orbitale vorliegen, als 18 Elemente in der vierten Periode stehen.
Du kannst dir ein Orbital fast wie eine Schale vorstellen, nur dreidimensional, also als einen Raum in dem sich die Elektronen wahrscheinlich aufhalten.
Ich weiß, dass bei den Hauptgruppenelementen auf der inneren Schale (K) immer 2 Elektronen,
So wie beim Wasserstoff?
und auf den darauf folgenden (L, M, N)
So wie bei sehr vielen "Hauptgruppenelementen".
immer 8 sind. (Oktett-Regel)
Autsch, sowas tut weh, sehr weh.
krass ausführlich, doch sollte man dazu sagen, dass die Oktettregel lediglich für die 2. Periode gilt (und selbst dafür gibt es noch ausnahmen).
in Gruppe 1&2 werden die s-Orbitale gefüllt, in 3-12 die d-Orbitale, in 13-18 die p-Orbitale und in den Lanthaniden und Actiniden werden die f-Orbitale gefüllt!