Wie kann ein Atom mehrere Wertigkeiten haben?
Ein Beispiel: Kupfer kann mehrere Wertigkeiten haben.Bei Cu2O ist es einwertig, aber bei CuO zweiwertig. Wie kann das sein?
6 Antworten
Für die Wertigkeit sind die Elektronen verantwortlich. Sie umschwärmen den Atomkern nicht wie Mücken, sondern bilden räumlich wohlstrukturierte Gestalten, immer bestrebt, sich so günstig wie möglich anzuordnen. Je nach den Bedingungen und Reaktionspartnern sind daher häufig unterschiedliche Gestaltungen möglich, sogar mit den gleichen Reaktionspartnern.
Die Elektronen sind in "Schalen" um den Kern angeordnet, wie auf Zwiebelschalen. Bindungen kommen zustande, indem Atome einzelne e- gemeinsam haben oder austauschen.
EINE Ursache für die Wertigkeit ist das Bestreben des Atoms, auf der Außenschale 8 Elektronen zu haben. Das ergibt eine "energetisch günstige Anordnung", so wie eine Kugel bergab rollen wird, bis sie den tiefsten Punkt erreicht hat.
Betrachte die Hauptgruppenelemente des PSE: Li, Be, B, C, N, O, F, Ne. Auf der Außenschale befinden sich bei Li ein e-, bei Be zweie, usw. Daher kann Bor (3 Außenelektronen) entweder diese drei abgeben, oder aber 5 aufnehmen, um eine energetisch günstige Anordnung zu erreichen: Bor ist dreiwertig oder fünfwertig.
Im Beispiel C geht ja das Zentralatom nicht in eine Ionenform über. Die Bindungen sind kovalent, also umkreisen die Außenelektronen beide Kerne, etwa gleichmäßig. Das ist besonders ausgeprägt bei Partnern gleicher Elektronegativität, also etwa bei der C--C Bindung. Bei Partnern ungleicher EN entsteht ein Dipolmolekül, in dem die e- mit höherer Wahrscheinlichkeit in der Nähe des einen Kernes anzutreffen sind. Dipole tragen also eine Teilladung.
Deshalb habe ich in meiner ersten Antwort hervorgehoben, daß der e- -Übergang (also Ionenbildung und Ionenbindung) nur EINE Ursache der Wertigkeit darstellt. Natürlich sind alles dies nur Modelle. Tatsächlich gibt es von der ideal kovalenten Bindung zur idealen Ionenbindung jede denkbare Übergangsform.
Das basiert auf den möglichen energetischen Zuständen beim besetzen von Orbitalen durch Elektronen, bei den Elementen der höheren Langgruppen gibt es mehrere energetisch günstige Zustände, da hier auch d-Orbitale zusätzlich befüllt werden können. Die Wertigkeit hängt aber nur von den äußeren Elektronen ab. Wenn man nun Kupfer betrachtet, dann ergibt sich hieraus die Möglichkeit, dass sich dort nur ein reaktives Elektron befindet (Cu(1)) oder zwei (Oxidationsstufe II).
Die hilfreichste Antwort ist in diesem Fall falsch
Es ist einfacher: Die Wertigkeit (bei Ionenbindung) hängt von der Zahl der Außenelektronenzahl ab. Cu kann ein oder zwei e- auf der Außenschale haben. Daher tritt es (vor allem) zweiwertig auf, gelegentlich auch einwertig.
Es treten in sehr seltenen Fällen auch drei- und vierwertiges Kupfer auf.
Wieso? Die e- -Niveaus der äußersten Schale von Cu (s4) und der darunterliegenden Schale (d3) sind im Energieniveau ähnlich. In Abhängigkeit von den Bindungspartnern (Liganden) können e- von der inneren d-Schale auf die äußere s-Schale gehoben werden. Je nachdem, wie viele e- derart "herausgehoben werden, stehen 1, 2, 3 oder sogar vier e- für eine Bindung zur Verfügung.
Das hängt von allerlei Bedingungen ab. Gucken wir uns dein Beispiel an:
Cu(I) in Cu2O ist die stabilste Oxidationsstufe des Kupfer, Cu(I) hat die Elektronenkonfiguration von [Ar]3d^10 ist also vollbesetzt und somit stabil. Normalerweise aber begegnet man eher Kupfer(II)-Salze, da sie in wässriger Lösung stabiler sind, da Cu(II) stabilisierend wirkende Aquakomplexe bildet.
Es wird immer die Oxidationsstufe angenommen, die in unter den jeweiligen Bedingungen die günstigste ist. Änderst du die Bedingungen kannst auf ganz verschiedene Oxidationsstufen kommen. Guck dir zB die Oxidationsstufen der Elemente Mangan, Chrom oder Vanadium an.
Wenn Kupfer vollbesetzt ist, hat es doch gar keine Wertigkeit o.O Ehm entschuldigung, ich glaube, deine Erklärung ist sehr gut, aber ich bin erst in der 9. Klasse und verstehe bei den meisten Begriffen nur Bahnhof >.< kannst du es vlt etwas vereinfachen?
Vergleich die Wertigkeiten bei den höheren Peroiden mit einem Chamäleon, daß sich den äußeren Bedingungen anpaßt... - das aus dem Elektronenaufbau abzuleiten ist unmöglich! Dir bleibt nur übrig, die Standardwertigkeiten einiger Elemente auswendig zu lernen... ;(
das mit dem chamäleon ist ein interessanter vergleich :) aber ich will nicht wissen, welche Atome mehrere Wertigkeiten haben können, sonder wie es dazu kommt. Also kommt es darauf an mit welchem Atom ich sie eine chemische verbindung eingehen?
Das ist aber nur ein Faktor von mehreren; auch der pH-Wert hat Einfluß darauf - und wenn's ganz wild kommt, liegen auch verschiedene Oxidationsstufen desselben Elements nebeneinander vor. Du machst Dir da einfach zu viele Gedanken - für schulische Zwecke würde ich Dir wirklich empfehlen, ein paar stichpunktartig auswendig zu lernen!
Und erst Chlor es gibt Chlorid -1 Hypochlorit +1 Chlorat +3 und Perchlorat + 5 und besser ist von Oxidationsstufen zu sprechen in deinem Beispiel hat Cu einmal +1 und dann +2.
was macht man mit CH4 und CO2 beide vierwertig besser ist -4 und +4