Moin,

nachdem du die beiden Stoffe Kalium und Fluor in einem Reaktionsgefäß zusammengeführt hast, brauchst du zunächst einmal (wie bei jeder chemischen Reaktion) eine Aktivierungsenergie, damit die Sache überhaupt losgeht. Die ist allerdings nicht sehr hoch, weil Kalium ein hochreaktives Alkalimetall ist.

Die Aktivierungsenergie wird unter anderem dazu benötigt, die Atombindung (Elektronenpaarbindung; kovalente Bindung) zwischen den Fluoratomen zu trennen. Du musst wissen, dass im Element Fluor die kleinsten Teilchen nicht in einzelnen Atomen, sondern in kleinen zweiatomigen Minimolekülen ("F2") vorliegen.

Wenn aber diese Minimoleküle erst einmal gespalten wurden, haben beide einzelnen Fluoratome jeweils ein ungepaartes Elektron im äußeren Hauptenergieniveau:

F–F ---[Aktivierungsenergie]--> F• + •F

Dieser Zustand mit dem ungepaarten Elektron ist energetisch für das Fluoratom "unerträglich". Deshalb sucht es sofort nach einem Reaktionspartner. Tja, und den findet es im Kalium.

Im Kalium liegen nämlich die Atome in einer metallischen Bindung vor. Das ist eine Art Kristallstruktur, wobei positive Kaliummetallatomrümpfe geordnet beieinander liegen und zwischen ihnen eine Art "Elektronengas" für einen Zusammenhalt sorgt.

Die Elektronen in diesem "Elektronengas" stammen aus den Kaliumatomen, denn diese haben - wie du vielleicht weißt - alle nur ein einzelnes Valenzelektron in ihrem äußeren Hauptenergieniveau.

In dem "Elektronengas" sind diese Valenzelektronen nicht mehr völlig eindeutig den postiv geladenen Atomrümpfen zuzuordnen. Deshalb fällt es den "angreifenden" Fluoratomen leicht, sich ein Elektron aus dem "Elektronengas" zu schnappen. Das heißt, dass die ungeladenen Fluoratome ein Elektron aufnehmen und damit zu einem einfach negativ geladenen Fluor-Anion (F^–) werden. Diese Anionen bezeichnet man dann als "Fluorid".
Da aber nun im "Elektronengas" immer mehr Elektronen auf diese Weise "weggefischt" werden, bleiben im Kaliummetall immer mehr positiv geladene Atomrümpfe übrig; sie werden zu Kalium-Kationen (K^+).

Man sagt dann auch, dass bei der Reaktion zwischen ungeladenen Kaliumatomen und ungeladenen zweiatomigen Fluormolekülen die Kaliumatome ein Elektron an die Fluoratome abegeben. Dadurch werden aus den ungeladenen Kaliumatomen einfach positiv geladene Kalium-Kationen und aus den ungeladenen Fluoratomen einfach negativ geladene Fluorid-Anionen.

Beide Atome erreichen durch die Abgabe (Kalium) bzw. die Aufnahme (Fluor) eines Elektrons eine Elektronenanzahl und -anordnung in ihren Hüllen, wie sie die Atome der Edelgase Neon (Fluorid-Anion) bzw. Argon (Kalium-Kation) von Natur aus haben. Diese sogenannte "Edelgaskonfiguration" ist energetisch besonders stabil und somit günstig. Durch das Erreichen dieser Edelgaskonfiguration wird deshalb jede Menge Reaktionsenergie freigesetzt (exotherme Reaktion).

Die Reaktionsenergie sorgt dann locker dafür, dass so lange Fluor und Kalium miteinander reagieren, bis mindestens einer der beiden Stoffe völlig verbraucht ist.

Danach liegen dann - wie beschrieben - die Kaliumteilchen als Kationen und die Fluoridteilchen als Anionen vor. Elektrostatisch unterschiedlich geladene Ionen ziehen aber einander an (wohingegen sich gleich geladene Ionen voneinander abstoßen). Deshalb werden nun alle Kalium-Kationen aus allen Raumrichtungen von Fluorid-Anionen umringt und zwar so lange, wie Platz vorhanden ist. Irgendwann sind nämlich so viele Fluorid-Anionen um ein Kalium-Kation versammelt, dass sie sich (und vor allem weitere) Anionen gegenseitig voneinander abstoßen. Dann werden die nun außen liegenden Fluorid-Anionen jeweils wiederum von so vielen Kalium-Kationen umringt, wie diese Platz finden usw...

Das führt am Ende zu einem riesigen Ionengitter aus abwechselnd geladenen Kation und Anionen. Ab einer bestimmten Anzahl solcher Ionen (also ab einer bestimmten Größe des Ionengitters) können wir diese geordnete Struktur wieder sehen. Dann sagen wir: Es ist ein Kristall entstanden.

Fazit:
Kaliumatome geben ein Elektron ab und werden zu einfach positiv geladenen Kalium-Kationen (die eine Edelgaskonfiguration wie Argon-Atome haben).
Fluoratome nehmen dieses Elektron auf und werden zu einfach negativ geladenen Fluorid-Anionen (die dann eine Edelgaskonfiguration wie Neon-Atome haben).
Die unterschiedlich geladenen Ionen bilden am Ende ein Ionengitter mit Ionenbindungen (Kristall).
Nach dem Aufbringen einer geringen Aktivierungsenergie wird bei dem Vorgang der Elektronenübergabe so viel Energie freigesetzt, dass dieser Vorgang freiwillig weitergeht, bis mindestens einer der beiden reagierenden Stoffe verbraucht ist (exotherme Reaktion).

War das verständlich (und ausführlich) genug?

LG von der Waterkant

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Moin,

stimmt, alle drei Pentane sind ziemlich schlecht wasserlöslich.

n-Pentan: 39 mg/L
2-Methylbutan (iso-Pentan): 50 mg/L
2,2-Dimethylpropan (iso-Pentan): 33 mg/L

Das ist alles andere als eine berauschende Wasserlöslichkeit.

Zu deiner Begründung: Wasser besteht aus Molekülen mit polaren Atombindungen und einer Molekülgeometrie, die zu Dipolmolekülen führt. Deshalb gehört Wasser zu den sogenannten polaren (protischen) Lösungsmitteln.
In den Pentanmolekülen gibt es nur unpolare C–C-Bindungen bzw. praktisch unpolare C–H-Bindungen. Deshalb haben diese Moleküle nahezu unpolare Bindungen, was sie (sofern flüssig) zu unpolaren Lösungsmitteln macht.

Nach dem Grundsatz: »Gleiches löst sich in Gleichem.« ist es logisch, dass sich diese ungleichen Stoffe schlecht ineinander lösen lassen. Ansonsten ja, die Wassermoleküle können zu den Pentanmolekülen keine Wasserstoffbrücken ausbilden. Beide Molekülsorten bleiben folglich lieber unter ihresgleichen, so dass es zu einer ziemlich schlechten Löslichkeit kommt...

LG von der Waterkant

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Moin (nochmals)...

Typische (Wirbeltier-)Vertreter der (heute lebenden) endothermen (homoiothermen) Tiere sind

  • Säugetiere und
  • Vögel

Typische (Wirbeltier-)Vertreter der ektothermen (poikilothermen) Tiere sind

  • Fische,
  • Amphibien
  • Reptilien

Dazu ist allerdings zu sagen, dass es bei den ausgestorbenen (reptilienartigen) Dinosauriern wohl auch etliche Formen gegeben hat, die gleichwarm (homoiotherm; endotherm) gewesen sind!?

Aber auch andere Tierstämme oder -klassen sind ektotherm, zum Beispiel

  • Plattwürmer,
  • Schnurwürmer,
  • Kelchwürmer,
  • Schlauchwürmer,
  • Priapswürmer,
  • Weichtiere,
  • Spritzwürmer,
  • Igelwürmer,
  • Ringelwürmer,
  • Stummelfüßer,
  • Zungenwürmer,
  • Bärtierchen,
  • Gliederfüßer wie
  • - Schwertschwänze,
  • - Spinnentiere,
  • - Asselspinnen,
  • - Krebse,
  • - Hundertfüßer,
  • - Tausendfüßer,
  • - Insekten,
  • Kranz- und Armßüfer,
  • Pfeilwürmer,
  • Bartwürmer,
  • Stachelhäuter,
  • Kragentiere
  • und viele Chordatiere...

Es gibt auch ein paar Gruppen, deren Einordnung zu den Ektothermen (Poikilothermen) mir nicht so leicht von der Hand geht, weil sie in vielerlei Hinsicht relativ speziell organisiert sind. Auf jeden Fall sind das aber keinesfalls Endotherme (Homoiotherme):

  • Protozoen (Einzeller),
  • Mesozoa,
  • Schwämme,
  • Nesseltiere,
  • Kamm- oder Rippenquallen

Die Frage, was besser sei, ist nicht zu beantworten. Gemessen woran? Beide Energiehaushaltstypen haben Vor- und Nachteile (vergleiche meine Antwort auf deine vorherige Frage). Beide haben sich bis heute erfolgreich behauptet. Beide brachten eine erstaunliche Vielfalt hervor. Wie willst du da entscheiden, das eine sei besser als das andere?

LG von der Waterkant

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Moin,

also spontan fällt mir dazu folgendes ein:

Vorteile der Endothermie (Homoiothermie):

  • breites Aktivitätsspektrum; insbesondere
  • Aktivität bei ungünstigen Temperaturen bleibt erhalten
  • breites Lebensraumspektrum ist bewohnbar

Nachteile der Endothermie (Homoiothermie):

  • hoher Energiebedarf (ständige Nahrungssuche und Nahrungsaufnahme ist erforderlich)
  • besondere Anpassungen sind nötig (großer Materialaufwand), zum Beispiel durch isolierende Körperbedeckung (Fell, Federn), wärmedämmende Fettschicht, Blutkreislauf, präzise arbeitende Regelsysteme, Kühlungsvorrichtungen (große Körperanhänge, Schweißdrüsen), Winterruhe oder Winterschlaf, Vogelzug...

Vorteile der Ektothermie (Poikilothermie):

  • geringerer Energiehaushalt, insbesondere
  • weniger Nahrungssuche oder Nahrungsaufnahme nötig (vor allem im Winter nützlich)
  • keine Energiereserven nötig

Nachteile der Ektothermie (Poikilothermie):

  • inaktiv bei Kälte oder Hitze, deshalb "leichte Beute" bei ungünstiger Witterung
  • relativ eingeschränkt auf bestimmte Gebiete
  • Wärmeregulation nur durch Verhaltensweisen möglich

Wenn du genauer recherchierst, wird vielleicht noch mehr zutage treten...

LG von der Waterkant

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Moin,

das könntest du unter den jeweiligen Elementarteilchen alles selbst im Internet herausbekommen. Warum tust du das nicht?

Aber okay, ich will mal nicht so sein...

Proton: im Atomkern; einfach positiv geladen (p^+); Masse circa 1 u
Neutron: im Atomkern; ungeladen (n^0); Masse circa 1 u
Elektron: in der Atomhülle; einfach negativ geladen (e^–); Masse circa 1/1837 u

Einfache Erklärung:
Protonen, Neutronen und Elektronen sind Elementarteilchen, die zusammen in den Atomen der Elemente zu finden sind.

Im Kern von allen Atomen befinden sich die Protonen. Sie sind einfach positiv geladen und werden in der chemischen Symbolsprache als "p^+" geschrieben. Sie haben die atomare Masse von circa 1 u (was in der makroskopischen Welt einer Masse von 1,6727 • 10^–27 kg entspricht).

Im Kern von so gut wie allen Atomen (außer Wasserstoff) sind außerdem noch Neutronen zu finden. Sie sind elektrisch neutral, also ungeladen und werden symbolhaft mit "n^0" dargestellt. Auch ihre Masse auf atomarer Ebene beträgt circa 1 u (= 1,6750 • 10^–27 kg).
Weil man im Atomkern also immer Protonen und so gut wie immer Neutronen findet, bezeichnet man diese Elementarteilchen auch als "Nukleonen" (weil Kern auf "schlau" Nukleus heißt...).

Die Elektronen befinden sich dagegen in der Hülle von Atomen. Sie sind einfach negativ geladen und haben folglich das Symbol "e^–". Sie sind durchschnittlich 1837-mal leichter als die Nukleonen, haben also nur eine atomare Masse von 1/1837 u (oder 9,109 • 10^31 kg). Das heißt, dass du etwa 1837 Elektronen zusammen bringen musst, um auf die Masse nur eines Protons (oder Neutrons) zu kommen. Deshalb lässt man die Masse von Elektronen bei der Angabe der Masse eines Atoms oder Ions in der Chemie (meist) unberücksichtigt.

LG von der Waterkant

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Moin,

in Aufgabe 1 wird doch nach der Änderung von Eigenschaften gefragt!? Und darauf antwortest du im Grunde mit zwei Aspekten im Aufbau der jeweiligen Atome. Deine Antwort ist zwar korrekt, doch im Sinne des Wortes "Eigenschaft" solltest du hier anderes anführen. Immerhin entspricht doch die Ordnungszahl eines Elements im Periodensystem der Elemente (PSE) der Protonenzahl im Atomkern der Atome des jeweiligen Elementes, das gerade betrachtet wird. Und weil in einem ungeladenen Atom die Anzahl der Protonen im Kern auch stets mit der Anzahl der Elektronen in der Hülle übereinstimmt, ist es irgendwie eine Tautologie, wenn du sagst: Mit steigender Ordnungszahl steigt die Anzahl von Protonen (weil beide Begriffe einander entsprechen) und folglich auch die Anzahl der Elektronen in den Atomen (weil in Atomen die Protonen- und Elektronenzahl identisch ist).

Schreib doch in diesem Zusammenhang lieber etwas wie:

  • Innerhalb einer Periode nimmt der Radius der Atome ab, weil die Elektronen desselben Hauptenergieniveaus (der gleichen "Schale") von verhältnismäßig mehr Protonen angezogen werden.
  • Von Periode zu nachfolgender Periode steigen die Atomradien sprunghaft an, weil bei den Atomen der Elemente in der nachfolgenden Periode ein neues Hauptenergieniveau eröffnet und mit Elektronen besetzt werden muss, das vom Atomkern weiter entfernt liegt und auch noch von den "Rumpfelektronen" der weiter innen liegenden "Schalen" stärker abgeschirmt wird (was zu einer schwächer werdenden Anziehung zwischen Außenelektronen und Protonen im Kern führt).

Außerdem kannst du innerhalb der Perioden folgende Trends der Eigenschaften im PSE feststellen:

  • Der Nichtmetallcharakter der Elemente nimmt von links nach rechts zu.
  • Entsprechend nimmt der Metallcharakter von links nach rechts ab.
  • Die Elektronegativität nimmt von links nach rechts zu.
  • Der saure Charakter der Elementoxide nimmt von links nach rechts zu.
  • Entsprechend nimmt der basische Charakter der Elementoxide von links nach rechts ab.
  • Die Ionisierungsenergie (also die Energie, die aufgebracht werden muss, um aus einem Atom ein Elektron zu entfernen) nimmt von links nach rechts zu.
  • Die Ionenradien der Kationen nehmen dagegen von links nach rechts ab.
  • Die Atome der Elemente der Hauptgruppen I bis III bilden bevorzugt Kationen (positiv geladene Ionen), wenn sie Ionen bilden, während die Atome der Elemente der Hauptgruppen V bis VII bevorzugt Anionen bilden, wenn sie Ionen bilden.

Und schließlich gibt es da noch die sogenannte "Schrägbeziehung". Die besagt, dass das erste Element einer Hauptgruppe in mancher Hinsicht stärker dem zweiten Element der folgenden Hauptgruppe ähnelt, als dem zweiten Element seiner eigenen Hauptgruppe.

In deinem Fall bedeutet das, dass Lithium eher Magnesium ähnelt als Natrium, Beryllium ähnelt eher Aluminium als Magnesium, Bor eher Silicium als Aluminium...

Ursache für dieses Phänomen:
Bei den in "schräger Beziehung" stehenden Elementen entsprechen die entgegengesetzten Wirkungen, die durch den Anstieg des Ionenradius innerhalb einer Hauptgruppe und durch die zunehmende Kationenladung innerhalb der Periode hervorgerufen werden, besser als innerhalb einer Hauptgruppe.

Mehr fällt mir spontan zu den Eigenschaftsänderungen mit steigender Ordnungszahl nicht ein...

Kommen wir zu Aufgabe 2b.

Innerhalb einer Hauptgruppe ändern sich die oben bereits aufgezählten Eigenschaften wie folgt:

  • Der Nichtmetallcharakter nimmt von oben nach unten ab.
  • Dementsprechend nimmt der Metallcharakter von oben nach unten zu.#
  • Die Elektronegativität nimmt von oben nach unten ab.
  • Der saure Charakter der Oxide nimmt von oben nach unten ab.
  • Dementsprechend nimmt der basische Charakter der Oxide von oben nach unten zu.
  • Die Ionisierungsenergie nimmt von oben nach unten ab.
  • Die Kationen-Ionenradien nehmen von oben nach unten zu.
  • Die Elemente Kohlenstoff, Silicium und Germanium bilden bevorzugt Atombindungen (Elektronenpaarbindungen; kovalente Bindungen) aus. Sie bilden also eher keine Ionen. Die metallischen Elemente Zinn und Blei dieser 4. Hauptgruppe bilden dagegen eher ionische Verbindungen aus.
  • Kohlenstoff, Silicium und mit Einschränkung auch noch ein bisschen Germanium können stabile Molekülketten mit sich selbst bilden; das tun Zinn- oder Bleiatome nicht.

So, auch hierzu fällt mir spontan nichts weiter ein...

Nun hast du - denke ich - eine reiche Auswahl an Eigenschaftsänderungen.

LG von der Waterkant

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Moin,

vereinfacht gesagt, können zwei Teilchen nur dann miteinander reagieren, wenn sie mit genügend Bewegungsenergie aufeinander prallen (sie müssen das teilweise auch noch in einem bestimmten Winkel zueinander tun, aber das steht auf einem anderen Blatt). Deshalb brauchst du in jedem Fall am Anfang für jede Reaktion eine Aktivierungsenergie...

Bei Reaktionen müssen immerhin bestehende Bindungen gelöst und neue geknüpft werden. Bei sogenannten exothermen Reaktionen, also bei solchen, bei denen die Neuknüpfung von Bindungen mehr Energie freisetzt als für die Bindungslösung und die Bewegung der Teilchen benötigt wird, braucht man das Ganze nur einmal kurz "anzuschubsen" (zu aktivieren). Danach läuft die Reaktion freiwillig so lange weiter, wie Reaktionspartner vorhanden sind.
Bei den endothermen Reaktionen, also bei denen, die bei der Neuknüpfung von Bindungen Energie benötigen, muss man neben der Aktivierungsenergie auch danach noch ständig Energie zuführen, damit die Reaktion weitergeht...

LG von der Waterkant

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Moin,

das hat etwas mit dem Feinbau der Elektronenhülle zu tun. Wenn du das Orbitalmodell des Atombaus noch nicht hattest oder es in seinen Grundlagen nicht verstehst (das Orbitalmodell in allen Einzelheiten verstehe ich selbst nicht), dann wird es dir schwer fallen, die folgende Erklärung nachzuvollziehen. Ich versuche es trotzdem einmal zu erläutern:

Elektronen befinden sich im Atom bekanntlich in der Hülle (Protonen und gegebenenfalls Neutronen bilden dagegen den Atomkern). Aber die Elektronen in der Hülle befinden sich dort nicht an beliebigen Orten. Es ist vielmehr so, dass sie gemäß ihres Energiegehaltes an bestimmten Stellen in der Hülle öfter anzutreffen sind als an anderen.
Das bedeutet im Grunde, dass die Hülle in sich noch einmal strukturiert ist. Es gibt Aufenthaltsräume für Elektronen, in denen man diese wahrscheinlicher antrifft als woanders. Solche Elektronenaufenthalswahrscheinlichkeitsräume bezeichnet man als "Orbitale".

Die Orbitale haben verschiedene Formen, aber das soll uns an dieser Stelle nicht weiter interessieren.

Wichtig für deine Frage ist nun aber, dass die Elektronen im atomaren Grundzustand (energieärmster Zustand) gemäß ihrer Energiegehalte von innen nach außen in die Orbitale verteilt werden. Dabei werden die Orbitale wie folgt mit Elektronen besetzt:

1s, 2s 2p, 3s, 3p, 4s, 3d...

Die Zahl gibt das Hauptenergieniveau an (wenn du so willst die "Schale"), während sich die Buchstaben auf die verschieden geformten Orbitale beziehen.

Von den s-Orbitalen gibt es immer nur eine Form. Von den p-Orbitalen gibt es in jedem Hauptenergieniveau dagegen drei (energetisch gleichwertige, aber räumlich verschieden ausgerichtete) Formen und von den d-Orbitalen gibt es fünf verschiedene (energetisch zueinander wieder gleichwertige) Formen.

Vielleicht ist dir aufgefallen, dass das eine 4s-Orbital in meiner Aufzählung vor den fünf 3d-Orbitalen steht. Das hängt damit zusammen, dass das 4s-Orbital energetisch etwas günstiger ist als die fünf 3d-Orbitale, obwohl die 3d-Orbitale formal zum 3. Hauptenergieniveau gehören. Das wird für die Antwort auf deine Frage noch von Bedeutung sein...

In jedes einzelne dieser Orbitale passen maximal zwei Elektronen. Und was du auch noch wissen musst, ist, dass bei energetisch gleichwertigen Orbitalen eine halbvollständige Besetzung mit Elektronen stabiler ist, als eine "irgendwie" besetzte Konstellation. Auch das wird gleich von Bedeutung sein...

Kommen wir nun zum Eisenatom.

Eisen hat im Periodensystem der Elemente (PSE) die Ordnungszahl 26. Das heißt, es hat im Kern 26 Protonen. Dementsprechend hat es im atomaren Zustand in der Hülle auch 26 Elektronen, weil sich im neutralen Atom die Anzahl an positiven und negativen Ladungsträgern die Waage halten.

Die Auffüllung der Orbitale in der Hülle eines Eisenatoms im Grundzustand lautet also:

1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 2p^6, 4s^2, 3d^6

was so viel heißt, wie: Im s-Orbital des 1. Hauptenergienieveaus sind zwei Elektronen (1s^2). Im s-Orbital des 2. Hauptenergieniveaus befinden sich ebenfalls zwei Elektronen (2s^2). In den drei p-Orbitalen des 2. Hauptenergieniveaus sind insgesamt (3 • 2 =) sechs Elektronen (2p^6)...

Dann ergibt diese Besetzung insgesamt (2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 6 =) 26 Elektronen.

Tja, und wenn ein Eisenatom nun im Verlaufe einer Redoxreaktion oxidiert wird (also Elektronen abgibt), dann gibt es zwei plausible Möglichkeiten. Entweder es gibt die zwei Elektronen aus dem 4s-Orbital ab, weil das im Grunde seine "Außenelektronen" sind. Dann ergäbe sich ein Fe^2+-Kation. Oder es gibt zusätzlich ein weiteres Elektron aus dem doppelt besetzten 3d-Orbital ab. Das würde nämlich dazu führen, dass die fünf 3d-Orbitale jeweils einfach mit einem Elektron besetzt wären. Und wie ich oben bereits schrieb, sind halbvoll besetzte Orbitale energetisch günstig. Wenn also ein Eisenatom die beiden Valenzelektronen aus dem 4s-Orbital plus ein Elektron aus dem doppelt besetzten 3d-Orbital abgibt, dann entstünde ein Fe^3+-Kation.

Beide Kationen sind relativ stabil und kommen deshalb in verschiedenen Verbindungen auch vor.

Aber wenn du das alles jetzt nicht verstanden hast, weil du die Strukturierung der Elektronenhülle von Atomen noch nicht hattest, gibt es ein probates Mittel, um trotzdem in der Chemie weiter zu kommen: einfach mal die wichtigsten Oxidationsstufen bestimmter Nebengruppenelemente auswendig lernen. Quasi wie Vokabeln einer Sprache. Das sind weniger als du jetzt vielleicht denkst. Womit hat man bei den Nebengruppenelementen im Chemieunterricht schon so zu tun?

Eisen, Nickel, Kupfer, Zink, Silber, Gold und Quecksilber. Das sind gerade einmal sieben Elemente.

Nimm vielleicht noch Chrom, Mangan, Cadmium und Platin hinzu. Dann sind das elf Elemente. Von diesen elf Elementen sind folgende Oxidationsstufen am häufigsten:

  • Eisen: Fe^2+ oder Fe^3+
  • Nickel: Ni^2+
  • Kupfer: Cu^+ oder Cu^2+
  • Zink: Zn^2+
  • Silber: Ag^+ (seltener Ag^2+)
  • Gold: Au^+ oder Au^3+
  • Quecksilber: Hg^2+
  • Chrom: Cr^3+
  • Mangan: Mn^2+
  • Cadmium: Cd^2+
  • Platin: Pt^2+ oder Pt^4+

Und nun sag mal selbst? Es ist doch nicht zuviel verlangt, elf Elemente mit zusammen 16 zugehörigen Oxidationsstufen zu kennen, oder?

Ich finde es gut, dass du nicht nur auswendig lernen, sondern auch verstehen willst. Aber zunächst kommt man mit ersterem schon einmal weiter. Das Verstehen kann auch später noch nachgeholt werden.

LG von der Waterkant

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Moin,

meinst du vielleicht Wasserstoffhydroxid?? Obwohl das nicht nur eine ziemlich beknackte Bezeichnung für Wasser wäre, sondern wohl auch nicht ganz korrekt. "H2O" im Sinne von "H–OH", Wasserstoff-Hydroxid... Aber "Hydroxid" ist ein negativ geladenes Ion, so dass diese Bezeichnung höchstens eine Berechtigung hätte, wenn der Wasserstoff als positiv geladenes Proton auftreten würde. Nun gibt es zwar Reaktionen, in denen sich Wassermoleküle wie Säuren verhalten, also ein Proton abgeben, wonach ein Hydroxid-Ion zurückbleibt, aber dennoch ist ein Wassermolekül zunächst einmal ein Molekül mit (polaren) Atombindungen, also nicht aus Ionen aufgebaut.

Jedenfalls habe ich die (seeehr konstruierte) Bezeichnung "Wasserstoffhydroxid" noch nicht gehört oder gelesen, obwohl sie - wie gesagt - auf seehr abstrakter Ebene möglicherweise noch vorstellbar wäre. Aber die Bezeichnung "Wasserhydroxid" wäre noch viiieeel konstruierter, denn damit könnte man doch höchstens meinen, dass ein Hydroxid-Anion (OH^–) in einer wässrigen Lösung von Wassermolekülen umringt vorliegt. Das drückt man in einer Formelschreibweise dann folgendermaßen aus: "OH^– (aq)". Doch dazu dann "Wasserhydroxid" zu sagen, ist mir noch nie untergekommen und irgendwie auch vollkommen plemmplemm...

Bei der von dir geposteten Reaktion handelt es sich schlicht um eine Neutralisationsreaktion. Eine Säure und eine Lauge ergeben ein Salz und neutrales Wasser:

H2SO4 + 2 NaOH ---> Na2SO4 + 2 H2O
Schwefelsäure und Natriumhydroxid (Natronlauge) reagieren zu Natriumsulfat und Wasser.

Fazit: Ich habe noch nie von "Wasserstoffhydroxid" oder "Wasserhydroxid" gehört. Beide Begriffe wären schon ans Falsche grenzende Konstrukte auf völlig abstrakter Ebene. Als vierte Komponente in deiner Reaktion entsteht schlichtweg Wasser...

Nicht mehr, aber auch nicht weniger...

LG von der Waterkant

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Moin,

Schutzgase sind Gase, die reaktionsträge sind (zum Beispiel Stickstoff) oder sogar so gut wie gar nicht reagieren (wie die meisten Edelgase).

Solche Gase setzt man ein, wenn man unerwünschte Reaktionen ausschließen möchte.

So ist zum Beispiel in vielen Chips-Tüten Stickstoff (anstelle von Luft) enthalten, damit das Fett nicht mit (Luft-)Sauerstoff reagieren kann und so ranzig wird.

Edelgase verwendet man eher in Glühlampen (um die Oxidation der Drähte zu verhindern) oder in Gasentladungslampen.

Ich hoffe, das war nicht zu kompliziert...

LG von der Waterkant

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Moin,

damit sich eine Wasserstoffbrückenbindung zwischen zwei Molekülen (oder Molekülteilen) ausbilden kann, muss es einerseits freie (nichtbindende) Elektronenpaare an einem der brückenbildenden Bindungspartner geben, andererseits sind positivierte Wasserstoffatome nötig. Letztere entstehen, wenn Wasserstoff mit einem (deutlich) elektronegativeren Bindungspartner verbunden ist, zum Beispiel Sauerstoff oder Stickstoff...

In der Aldehydgruppe ist das Wasserstoffatom aber mit dem Kohlenstoffatom verbunden. Kohlenstoffatome haben eine Elektronegativität (EN) von 2,5, Wasserstoff hat eine EN von 2,2. Die Differenz zwischen den beiden EN-Werten reicht nicht aus, um bei dem Wasserstoffatom eine wirklich positivierte Teilladung (Partialladung) auszulösen (die EN-Differenz liegt innerhalb "normaler" Elektronendichteschwankungen). Deshalb spricht man in diesem Fall auch davon, dass die Bindung zwischen Wasserstoff und Kohlenstoff unpolar ist. Aber mit einem nicht positivierten Wasserstoffatom kann es auch nicht zur Ausbildung einer Wasserstoffbrückenbindung kommen.

LG von der Waterkant

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Moin,

ja, kann ich. Willst du sie auch wissen? Falls ja, dann lies weiter...

Wortgleichung(en):

  • Redoxreaktion: Magnesium und Kupfer-I-oxid reagieren zu Kupfer und Magnesiumoxid.
  • Oxidation: Dabei werden in der Oxidationsteilgleichung Magnesiumatome durch die Abgabe von zwei Elektronen zu Magnesiumkationen oxidiert.
  • Reduktion: Die von den Magnesiumatomen abgegebenen Elektronen werden von den Kupferkationen aufgenommen, die dadurch zu elementarem Kupfer (zu Kupferatomen) reduziert werden.

Formelgleichungen:

  • Redoxreaktion: Mg + Cu2O ---> Cu + MgO
  • Oxidation: Mg ---> Mg^2+ + 2 e^–
  • Reduktion: Cu^+ + e^– ---> Cu I•2
  • Redoxgleichung: Mg + 2 Cu^+ ---> Mg^2+ + 2 Cu

LG von der Waterkant

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Moin,

formal und vereinfacht gesagt, gilt: In Salzen werden die Anionen von schwächeren Säuren durch die Anionen von stärkeren Säuren verdrängt. Oder anders gesagt: Die stärkere Säure gibt an den Säurerest der schwächeren Säure im Salz ihre Protonen ab und macht den Säurerest wieder zur (schwächeren) Säure, wobei der Säurerest der stärkeren Säure dann den Platz im Salz einnimmt.

Sulfide kannst du als Salze der Säure Schwefelwasserstoff (H2S) auffassen. Schwefelwasserstoff ist eine schwache Säure.
Salzsäure (HCl) ist dagegen eine starke Säure. Gemäß der oben genannten Regel verdrängt also der Säurerest der starken Säure den Rest der schwachen aus dem Salz:

Sb2S3 + 6 HCl ---> 2 SbCl3 + 3 H2S

wobei ich mal davon ausgehe, dass du Antimon-III-sulfid meinst, wenn du von "Antimonsulfid" schreibst (und nicht Antimon-V-sulfid).

Den Hinweis, dass dies nur mit trockenem HCl-Gas oder konzentrierter Salzsäure geht, weil in verdünnter Salzsäure das Antimon ansonsten hydrolysiert, hat ja indiachinacook bereits gegeben...

LG von der Waterkant

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Moin,

in der Antwort zur 2. Hauptgruppe: "reaktionsfreudig" oder "sehr reaktiv" (statt "reaktivfreudig").

In der Antwort zur 8. Hauptgruppe: "überaus reaktionsträge" oder noch besser "praktisch keine Reaktionen eingehend"

und

"alle sind unter Normalbedingungen einatomige Gase" (im Gegensatz zu anderen Elementen wie Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor oder Chlor, die unter Normalbedingungen alle zweiatomige Gase sind).

In der 3. Aufgabe ist doch nach Änderungen der Eigenschaften gefragt und nicht nach dem Aufbau der Atome...

Allgemein gelten im Periodensystem der Elemente innerhalb der Perioden (Zeilen) und den Hauptgruppen (Spalten) folgende Änderungen von Eigenschaften:

In der Hauptgruppe von oben nach unten und in den Perioden von links nach rechts nimmt...

  • die Elektronegativität ab,
  • der Nichtmetallcharakter ab,
  • der Säurecharakter ab,
  • saure Charakter der Oxide ab,
  • die Ionisierungsenergie ab,
  • der Basencharakter zu,
  • der basische Charakter der Oxide zu,
  • die Atomradien zu
  • die Ionenradien (Kationen) zu

Außerdem gibt es da noch die sogenannte "Schrägbeziehung", nach der das erste Element einer Hauptgruppe (in deinem Fall wäre das zum Beispiel Beryllium, Be, 2. Hauptgruppe) in mancher Hinsicht mehr dem zweiten Element der nachfolgenden Hauptgruppe (in diesem Falle Aluminium, Al, 3. Hauptgruppe) ähnelt als dem zweiten Element der eigenen Hauptgruppe, weil sich die entgegengesetzten Wirkungen, die durch den Anstieg des Ionenradius einerseits und die steigende Kationenladung andererseits ausgelöst werden, gegenseitig kompensieren.

Diese Angaben kannst du dann vor allem auch bei 4b) ergänzen, denn dazu hast du ja noch gar nichts geschrieben.

LG von der Waterkant

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Moin,

1 Satz: Positiv geladene Ionen sind kleiner als die entsprechenden Atome, weil...

  • erstens durch die Abgabe von den Außenelektronen (Valenzelektronen) die bis dahin äußere Schale weg fällt (weil sie nach der Abgabe leer ist), so dass das Ion schon deshalb einen kleineren Durchmesser hat, und weil...
  • zweitens die nach der Abgabe geringere Anzahl von Elektronen von einer verhältnismäßig größeren Anzahl von positiv geladenen Protonen im Kern stärker angezogen wird, was den Durchmesser der Elektronenhülle nochmals kleiner werden lässt.

Dazu ein Beispiel:
Natriumatome haben 11 Protonen im Kern und folglich auch 11 Elektronen in der Hülle (weil sie ja ungeladene Atome sind und deshalb die positiven und negativen Ladungsträger gleich häufig vorkommen. Die 11 Elektronen verteilen sich auf drei Hauptenergieniveaus ("Schalen"): zwei Elektronen in der innersten K-Schale, acht Elektronen in der nächsten L-Schale plus ein (Valenz-)Elektron in der äußeren M-Schale.
Ein positiv geladenes Natrium-Kation entsteht nun dadurch, dass ein Natriumatom sein einzelnes Valenzelektron aus der äußeren M-Schale abgibt. Dann hat es nur noch zehn Elektronen in der Hülle (wie die Atome des Edelgases Neon), aber immer noch elf Protonen im Kern. Das bedeutet einerseits, dass nun die M-Schale im Natriumkation nicht mehr mit Elektronen besetzt ist und deshalb wegfällt. Dadurch ist das Kation schon deshalb weniger umfangreich als das Atom. Es ist aber darüber hinaus auch noch einmal etwas kleiner als ein Neonatom (trotz gleicher Elektronenanzahl), weil die zehn Elektronen im Natriumkation von elf Protonen im Kern angezogen werden (wohingegen die zehn Elektronen im Neonatom von nur zehn Protonen im Kern angezogen werden).
Aus gleichem Grund ist ein Magnesiumkation noch einmal kleiner als ein Natriumkation, weil beide zwar zehn Elektronen in der Hülle haben, diese aber im Natriumkation von nur elf Protonen angezogen werden, während die zehn Elektronen im Magnesiumkation von zwölf Protonen angezogen werden.

2 Satz: Negativ geladene Ionen sind größer als die entsprechenden Atome, weil...

  • sie mehr Elektronen in der Hülle haben als Protonen im Kern. Die durch die Aufnahme hinzugekommenen Elektronen sorgen dafür, dass alle Elektronen nun einerseits schwächer von den verhältnismäßig weniger vorhandenen Protonen im Kern angezogen werden, und andererseits stoßen sich die Elektronen in der Hülle voneinander ab, weil sie gleich geladen sind. Wenn sie sich nun stärker voneinander abstoßen, weil es mehr von ihnen in der Hülle gibt, brauchen sie etwas mehr Platz, die Hülle dehnt sich aus, der Durchmesser der Anionen wird größer.

Alls klar?

LG von der Waterkant

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Moin,

wenn du zu Carbonaten (also auch zu Calciumcarbonat) Säuren (zum Beispiel Essigsäure) gibst, dann bilden sich Gasbläschen. Das entstehende Gas ist Kohlenstoffdioxid. Das passiert, weil in einem Salz (hier Calciumcarbonat) die Anionen (hier das Carbonat-Anion) durch den Säurerest einer stärkeren Säure (hier Essigsäure) verdrängt werden. Es passiert (theoretisch) erst einmal folgendes:

CaCO3 + 2 CH3–COOH ---> Ca(CH3–COO)2 + H2CO3
Calciumcarbonat und Essigsäure reagieren zu Calciumacetat und Kohlensäure.

Unmittelbar danach zerfällt die Kohlensäure in einer Folgereaktion Wasser und Kohlenstoffdioxid. Das liegt daran, dass eine Substanz, in der zwei Hydroxygruppen (–OH) an ein Kohlenstoffatom gebunden sind, in der Regel nicht stabil ist. Sie zerfällt unter Abspaltung von Wasser (Erlenmeyer-Regel).

H2CO3 ---> H2O + CO2↑
Kohlensäure zerfällt in Wasser und Kohlenstoffdioxid.

Das Kohlenstoffdioxid steigt als Gas auf (das symbolisiert der Pfeil nach oben). Deshalb siehst du eine Schaumbildung (Schaum: Gasblasen in Flüssigkeit).

"Kalkwasser" (Calciumhydroxid-Lösung) ist nun wieder ein Nachweisreagenz für Kohlenstoffdioxid, das heißt, dass du mit Hilfe von "Kalkwasser" prüfen kannst, ob ein Gas Kohlenstoffdioxid ist.

Dazu leitest du das Gas in das "Kalkwasser" ein. Wenn sich das "Kalkwasser" weißlich eintrübt, war das eingeleitete Gas Kohlenstoffdioxid. Das liegt daran, dass im "Kalkwasser" bei Anwesenheit von Kohlenstoffdioxid Calciumcarbonat ("Kalk") bildet:

Ca(OH)2 + CO2 ---> CaCO3↓ + H2O
Calciumhydroxidlösung und Kohlenstoffdioxid reagieren zu Calciumcarbonat und Wasser.

Das Calciumcarbonat ("Kalk") ist nur schlecht wasserlöslich. Deshalb fällt es als weißer Niederschlag aus der Lösung aus (das symbolisiert der Pfeil nach unten). Und diesen Niederschlag siehst du als weiße Trübung.

Alles klar, jetzt?

LG von der Waterkant

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Moin,

das hat was mit dem Tuschkasten Gottes zu tun; als er sie einfärbte, war gerade viel Orange übrig...

By the way... weißt du, warum die Zitronen sauer sind? Das war so:

Ich muss das wirklich mal betonen:
Ganz früher waren die Zitronen
(ich weiß nur nicht genau mehr, wann dies
gewesen ist) so süß wie Kandis.

Bis sie einst sprachen: "Wir Zitronen,
wir wollen groß sein wie Melonen!
Auch finden wir das Gelb abscheulich,
wir wollen rot sein oder bläulich!"

Gott hörte oben die Beschwerden
und sagte: "Daraus kann nichts werden!
Ihr müsst so bleiben! Ich bedauer!"
Da wurden die Zitronen sauer... (H. Erhardt)

So, nun weißte fein Bescheid.

LG von der Waterkant

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Moin,

ich habe gerade meinen "Verrate-und-Vorsage-Moment". Deshalb:

Br2: beide "Br"s (0)
NH3: "N" (–III); alle "H"s (+I)
NaF: "Na" (+I); "F" (–I)
C2H6: beide "C"s (–III); alle "H"s (+I)
C2H4: beide "C"s (–II); alle "H"s (+I)
C2H2: beide "C"s (–I); beide "H"s (+I)
CH3CH2CH2OH: 1. "C" v. li. (–III); 2. "C" v. li. (–II); 3. "C" (–I); alle "H"s (+I); "O" (–II)
FeS: "Fe" (+II); "S" (–II)
NaCO3 gibt es nicht. Entweder "NaHCO3" oder "Na2CO3" (oder irgendein Mischsalz wie beispielsweise "NaKCO3"). Ich gehe jetzt einfach mal von "Na2CO3" aus. Dann lautet die Lösung: beide "Na"s (+I); "C" (+IV); alle "O"s (–II)
H2SO4: beide "H"s (+I); "S" (+VI); alle "O"s (–II)
CO: "C" (+II); "O" (–II)
Fe2O3: beide "Fe"s (+III); alle "O"s (–II)

Aber nun musst du dir auch noch anhören, dass du rein gar nichts lernst, wenn du die Lösungen einfach nur abschreibst. Schau dir die Regeln zu den Oxidationszahlen an und versuche nachzuvollziehen, wie man das ermittelt. Sonst wird es spätestens in einer Arbeit oder in einem Test eng für dich...

LG von der Waterkant

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Moin,

a, b und c sind soweit richtig (wenn man einmal davon absieht, dass es bei a in der Überschrift nicht "Cl^2", sondern Cl2, mit tiefgestellter "2" heißen muss).

In d) stimmt es nicht. In der Überschrift musst du "N2" mit tief gestellter "2" schreiben, aber vor allem solltest du Aufgabe b mit d einmal vergleichen. Bei der Reduktion muss es korrekt

Reduktion: N2 + 6 e^– ---> 2 N^3–

heißen (wie bei b).

Dann heißt es in der Zeile darunter entsprechend

2 Al + N2 + 6 e^– ---> 2 Al^3+ + 2 N^3– + 6 e^–

und in der Redoxreaktion

Redoxreaktion: 2 Al + N2 ---> 2 AlN

Auch e) ist falsch...

Die Reduktionsteilgleichung brauchst du nicht mit dem Faktor "2" zu multiplizieren, weil dir ein Bleiatom bereits die benötigten 4 Elektronen liefert, die du zur Reduktion eines Sauerstoffmoleküls benötigst. Also:

Reduktion: O2 + 4 e^– ---> 2 O^2–

Pb + O2 + 4 e^– ---> Pb^4+ + 2 O^2– + 4 e^–

Redoxreaktion: Pb + O2 ---> Pb^4+ + 2 O^2– (PbO2)

In Aufgabe f) muss es heißen

2 Ba + O2 + 4 e^– ---> 2 Ba^2+ + 2 O^2– + 4 e^–

Redoxreaktion: 2 Ba + O2 ---> 2 Ba^2+ + 2 O^2– (2 BaO)

LG von der Waterkant

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