Hallo. Ich habe folgendes Problem: Ich muss Gleichungen aufstellen und brauche dazu die Wertigkeit von Elementen. Aber nicht von bestimmten Elementen, sondern von allen Elementen. Ich muss die Regel dafür wissen.
Ich weiss, dass die Hauptgruppenzahl die Anzahl der Bindungen angibt, welche ein Element höchstens eingehen kann.
So. Nun ein einfaches Beispiel: Ich möchte Wasserstoff mit Sauerstoff verbinden. H und O. Jeder weiss, dass es H2O ergibt. Logisch! Ebenfalls weiss jeder, dass Wasserstoff einwertig und Sauerstoff zweiwertig ist: einfach!
Was ich NICHT verstehe: Sauerstoff steht in der sechsten Hauptgruppe und müsste eigentlich sechswertig sein, oder?
Bisher sind alle Quellen, die ich zu Rate gezogen habe davon ausgegangen, dass Gleichungen ausschliesslich mit bekannten Elementen aufgesetllt werden, wo die Wertigkeit von vorneherein feststeht. Ich muss aber - für eine Klausur, vor der es mir arg graust - alle möglichen Elemente kombinieren.
So. Nun ein einfaches Beispiel: Ich möchte Wasserstoff mit
Sauerstoff verbinden. H und O. Jeder weiss, dass es H2O
ergibt. Logisch! Ebenfalls weiss jeder, dass Wasserstoff
einwertig und Sauerstoff zweiwertig ist: einfach!
Was ich NICHT verstehe: Sauerstoff steht in der sechsten
Hauptgruppe und müsste eigentlich sechswertig sein, oder?
Du vergisst, das die Hauptgruppen-Nummer nicht die Wertigkeit angibt, sondern die Anzahl der Valenzelektronen(=Elektronen in der äußeren Schale).
Sauerstoff hat 6 Valenzelektronen, ist aber
nur zweiwertig, da die restlichen 4 Elektronen bereits Paare bilden.
Das die Wertigkeit von der Hauptgruppennummer angegeben
wird, stimmt bei Nichtmetallen nur bis zur vierten Hauptgruppe.
Dies liegt daran, dass die Valenzelektronen Tetrahederförmig(=Pyramide mit drei Grundseiten)um den Atomkern angeordnet sind(nicht bei Wasserstoff!), erstmal je eins an jeder Ecke, bis alle Ecken besetzt sind, deshalb gilt die Wertigkeitsregel nur bis zur vierten Hauptgruppe.
Danach wird jedes weitere Elektron auf dengleichen Platz eingeordnet wie ein vorheriges, beim Sauerstoff also 2 Paare und
2 einzelne.
Ich hoffe, jetzt sind alle Klarheiten beseitigt*g*,
MFG,
Philipp
Dies liegt daran, dass die Valenzelektronen
Tetrahederförmig(=Pyramide mit drei Grundseiten)um den
Atomkern angeordnet sind(nicht bei Wasserstoff!), erstmal je
eins an jeder Ecke, bis alle Ecken besetzt sind, deshalb gilt
die Wertigkeitsregel nur bis zur vierten Hauptgruppe.
Danach wird jedes weitere Elektron auf dengleichen Platz
eingeordnet wie ein vorheriges, beim Sauerstoff also 2 Paare
und
2 einzelne.
Ich hoffe, jetzt sind alle Klarheiten beseitigt*g*,
MFG,
Philipp
H2O2--------------> O hat hier eine Oxidationsstufe von -1!
HClO4------------> Cl hat hier +7. Deiner Theorie zufolge dürfte aber Cl ausschließlich einwertig vorkommen. Die Hauptgruppennummer gibt die max. Wertigkeit an, die theor. möglich ist. Der Sauerstoff müßte dazu 6 Elektronen abgeben um die He-Schale zu erreichen, es ist aber viel einfacher 2 Elektronen aufzunehmen um die Ne-Schale zu erreichen.
Die Wertigkeit hat etwas mit dem Bindungspartner zu tun.
Allg. kann man sagen, die Maximalwertigkeit (HG-Nummer)ergibt sich nur bei stark elektronegativen Elementen als Bindungspartner. IF7, Iod hat hier +7.
Bei weniger elektroneg. Bindungspartnern ist die Wertigkeit ab der 4 HG die Differenz zu 8. HCl hier ist Cl einwertig.
Das Ganze hat etwas mit der Elektronenaffinität zu tun.
Bei O sind nur die Wertigkeiten 1 ind 2 realisiert.
also erstens hat ein Tetraeder eine quadratische Grundflaeche
und Elektronen sind niemals tetraederfoermig um irgend einen
Atomkern angeordnet, (ein Stichwort dazu waere die
Heisenbergsche Unschaerfe Relation).
Zur gestellten Frage:
Es gibt 2 Unterschiedliche Dinge und zwar auf der einen Steite
die Wertigkeit und auf der anderen Seite die Oxidationsstufe.
Die Wertigkeit hat in der Chemie eigentlich keine besondere
Relevanz, man lernt sie trotzdem in der Schule.
Zur Wertigkeit gibt es eigentlich nur ein paar Grundsaetze.
Aber erst mal ein kleiner Einschub zum prinzipiellen Aufbau von
Atomen.
Man geht davon aus, dass sich die Elektronen in sogenannten
Schalen befinden und die Schalen sind die Zeilen im
Periodensystem, d.h. als Beispiel die erste Schale kann maximal
2 Elektronen aufnehmen (1 beim Wasserstoff und das 2. beim
Element Helium). Die naechste Schale ist erst mit 8 Elektronen
besetzt (Elemente LI, BE, B, C, N, O, F, Ne).
(bei genauer Betrachtung geht man von Orbitalen aus, aber das
ist hier unrelevant)
So nun zur Wertigkeit. Also die Werrtigkeit ist eigentlich
relativ einfach. Die Elemente versuchen wie oben schon erwaehnt
Edelgas-Konfiguration zu erreichen, das ist prinzipiell moeglich
indem sie Elektronen aufnehmen, bis die Schale voll ist, der
Sauerstoff könnte demnach 2 Elektronen aufnehmen. Die andere
Möglichkeit eine Edelgas Konfiguration zu erreichen waere
Elektronen abzugeben. Bsp. Natrium hat ein Valenzelektron, wenn
es dieses abgibt, erreicht es die Konfiguration von NEon mit
einer vollen äusseren Schale.
Die Regeln die Du nun bei der Wertigkeit beachten musst sind
folgende:
Die Wertigkeit eines Elementes gibt an wieviel Wasserstoffatome
ein Atom eines Elements binden oder ersetzen kann. Wasserstoff
ist 1-wertig.
Beim H2O ist somit der Sauerstoff 2 wertig und der Wasserstoff
einwertig.
kleine Tabelle der Wertigkeiten:
Fluor F I
Stickstoff N III
Sauerstoff O II
Aluminium Al III
Blei Pb II, IV
Chlor Cl I
Eisen Fe II, III
Kohlenstoff C IV
Kupfer Cu I, II
Magnesium Mg II
Natrium Na I
Phosphor P III, V
Sauerstoff O II
Schwefel S II, IV, VI
Wasserstoff H I
Zink Zn II
Auf der anderen Seite gibt es die Oxidationsstufe, diese kann auch negative Werte annehmen.
Beim Wasser haette Sauerstoff die Oxidationsstufe -2 und Wasserstoff +1 (Regel bei neutralen Verbindungen muss die Summe der Oxidationszahlen 0 sein, bei geladenen die entsprechnede Ladung.)
Dabei bekommt immer der Partner mit der hoeheren Elktronegativitaet die Elektronen der Bindung zu gesprochen und die Anzahl der erhaltenen Elektronen entspricht der negativen Oxidationsstufe. Bei Elektronenabgabe gilt das gleiche Ox-Zahl entspricht der Anzahl der abgegebenen Elektronen.
Beispiel Wasser. der Sauerstoff erhaelt je ein Elektron von einem Wasserstoff ====> Oxidationsstufe -2 fuer den Wasserstoff +1 (-2 +2*1=0)
bei NaClO4 O=-2, Na=+1, Cl=+7
ciao Slam
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Herje, ihr habt Recht!
Ihr habt natürlich recht, Roberto und slam. Ich bin in meiner Antwort aber von der normalen Schulchemie ausgegangen,
in der Fälle, in denen Elemente nur nach den Regeln gebunden werden, die ich beschrieben habe, und alles andere nur als Spezialfall vorkommt.
Der normale Wald-und-Wiesen-Schüler ist mit den Regeln, die ich angegeben habe schon genug beschäftigt, und ist froh, das er sich nicht auch noch mit den erweiterten Regeln herumschlagen muß.(Ich spreche aus Erfahrung, ich bin selber noch Schüler).
Und slam, meine Erklärung mit der Tetraederfförmigen Anordnung der Elemente war nur als Modell gedacht, ich weiß dass das quantenmechanisch Unkorrekt ist, als Arbeitsmodell(vieleicht nur für Schüler) taugt es aber. Aber natürlich hätte ich angeben müßen, das es nur ein Modell ist.
Ein Entschudigender
Philipp.
So. Nun ein einfaches Beispiel: Ich möchte Wasserstoff mit
Sauerstoff verbinden. H und O. Jeder weiss, dass es H2O
ergibt. Logisch! Ebenfalls weiss jeder, dass Wasserstoff
einwertig und Sauerstoff zweiwertig ist: einfach!
Was ich NICHT verstehe: Sauerstoff steht in der sechsten
Hauptgruppe und müsste eigentlich sechswertig sein, oder?
Du vergisst, das die Hauptgruppen-Nummer nicht die Wertigkeit
angibt, sondern die Anzahl der Valenzelektronen(=Elektronen in
der äußeren Schale).
Sauerstoff hat 6 Valenzelektronen, ist aber
nur zweiwertig, da die restlichen 4 Elektronen bereits Paare
bilden.
Das die Wertigkeit von der Hauptgruppennummer angegeben
wird, stimmt bei Nichtmetallen nur bis zur vierten
Hauptgruppe.
Dies liegt daran, dass die Valenzelektronen
Tetrahederförmig(=Pyramide mit drei Grundseiten)um den
Atomkern angeordnet sind(nicht bei Wasserstoff!), erstmal je
eins an jeder Ecke, bis alle Ecken besetzt sind, deshalb gilt
die Wertigkeitsregel nur bis zur vierten Hauptgruppe.
Danach wird jedes weitere Elektron auf dengleichen Platz
eingeordnet wie ein vorheriges, beim Sauerstoff also 2 Paare
und
2 einzelne.
Ich hoffe, jetzt sind alle Klarheiten beseitigt*g*,
MFG,
Philipp
Moin Phillip,
also erstens hat ein Tetraeder eine quadratische Grundflaeche
scusa natuerlich hat ein Tetraeder keine quadratische Grundflaeche
und Elektronen sind niemals tetraederfoermig um irgend einen
Atomkern angeordnet, (ein Stichwort dazu waere die
Heisenbergsche Unschaerfe Relation).
Zur gestellten Frage:
Es gibt 2 Unterschiedliche Dinge und zwar auf der einen Steite
die Wertigkeit und auf der anderen Seite die Oxidationsstufe.
Die Wertigkeit hat in der Chemie eigentlich keine besondere
Relevanz, man lernt sie trotzdem in der Schule.
Zur Wertigkeit gibt es eigentlich nur ein paar Grundsaetze.
Aber erst mal ein kleiner Einschub zum prinzipiellen Aufbau
von
Atomen.
Man geht davon aus, dass sich die Elektronen in sogenannten
Schalen befinden und die Schalen sind die Zeilen im
Periodensystem, d.h. als Beispiel die erste Schale kann
maximal
2 Elektronen aufnehmen (1 beim Wasserstoff und das 2. beim
Element Helium). Die naechste Schale ist erst mit 8 Elektronen
besetzt (Elemente LI, BE, B, C, N, O, F, Ne).
(bei genauer Betrachtung geht man von Orbitalen aus, aber das
ist hier unrelevant)
So nun zur Wertigkeit. Also die Werrtigkeit ist eigentlich
relativ einfach. Die Elemente versuchen wie oben schon
erwaehnt
Edelgas-Konfiguration zu erreichen, das ist prinzipiell
moeglich
indem sie Elektronen aufnehmen, bis die Schale voll ist, der
Sauerstoff könnte demnach 2 Elektronen aufnehmen. Die andere
Möglichkeit eine Edelgas Konfiguration zu erreichen waere
Elektronen abzugeben. Bsp. Natrium hat ein Valenzelektron,
wenn
es dieses abgibt, erreicht es die Konfiguration von NEon mit
einer vollen äusseren Schale.
Die Regeln die Du nun bei der Wertigkeit beachten musst sind
folgende:
Die Wertigkeit eines Elementes gibt an wieviel
Wasserstoffatome
ein Atom eines Elements binden oder ersetzen kann. Wasserstoff
ist 1-wertig.
Beim H2O ist somit der Sauerstoff 2 wertig und der Wasserstoff
einwertig.
kleine Tabelle der Wertigkeiten:
Fluor F I
Stickstoff N III
Sauerstoff O II
Aluminium Al III
Blei Pb II, IV
Chlor Cl I
Eisen Fe II, III
Kohlenstoff C IV
Kupfer Cu I, II
Magnesium Mg II
Natrium Na I
Phosphor P III, V
Sauerstoff O II
Schwefel S II, IV, VI
Wasserstoff H I
Zink Zn II
Auf der anderen Seite gibt es die Oxidationsstufe, diese kann
auch negative Werte annehmen.
Beim Wasser haette Sauerstoff die Oxidationsstufe -2 und
Wasserstoff +1 (Regel bei neutralen Verbindungen muss die
Summe der Oxidationszahlen 0 sein, bei geladenen die
entsprechnede Ladung.)
Dabei bekommt immer der Partner mit der hoeheren
Elktronegativitaet die Elektronen der Bindung zu gesprochen
und die Anzahl der erhaltenen Elektronen entspricht der
negativen Oxidationsstufe. Bei Elektronenabgabe gilt das
gleiche Ox-Zahl entspricht der Anzahl der abgegebenen
Elektronen.
Beispiel Wasser. der Sauerstoff erhaelt je ein Elektron von
einem Wasserstoff ====> Oxidationsstufe -2 fuer den
Wasserstoff +1 (-2 +2*1=0)
bei NaClO4 O=-2, Na=+1, Cl=+7
Einfachheit ist schon OK, aber eben auch nur in Grenzen, ich habe ja selber mal auch die Schule durchgemacht.
Das Problem in diesem Fall ist eben, dass Wertigkeit (die eigentlich voellig unwichtig ist) immer mit der Oxidationszahl bzw. -Stufe verwechselt wird.
ciao Slam
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also erstens hat ein Tetraeder eine quadratische Grundflaeche
und Elektronen sind niemals tetraederfoermig um irgend einen
Atomkern angeordnet, (ein Stichwort dazu waere die
Heisenbergsche Unschaerfe Relation).
Ein Tetraeder ist eine Pyramide mit dreieckiger Grundfläche. Die von vier gleichseitigen Dreiecken begrenzt wird.
Zur gestellten Frage:
Es gibt 2 Unterschiedliche Dinge und zwar auf der einen Steite
die Wertigkeit und auf der anderen Seite die Oxidationsstufe.
Das sind keine unterschiedlichen Dinge, denn eine Oxidationsstufe ist die Wertigkeit eines Elementes in einer Verbindung, wenn man sich diese ionisch aufgebaut vorstellt.
also erstens hat ein Tetraeder eine quadratische Grundflaeche
und Elektronen sind niemals tetraederfoermig um irgend einen
Atomkern angeordnet, (ein Stichwort dazu waere die
Heisenbergsche Unschaerfe Relation).
Die H. Unschärferelation sagt nur, daß man Ort und Impuls eines Teilchens nicht beliebig (zeitgleich) genau bestimmen kann. Heißt aber nicht, daß sich Elektronen nicht tetraederförmig anordnen können.
Methan[CH4]:
Die H-Atome sind tetraederförmig angeordenet, weil sich die Orbitale des Kohlenstoffes(sp3)tetraederförmig anordnen. Da Orbitale der Aufenhaltsraum jener Elektronen sind, sind somit auch die Elektronen(die ja das Orbital erst bilden)tetraederförmig angeordnet ----------> VSEPR-Modell.
Das ganze ist natürlich wenig geeignet um Wertigkeiten zu erklären
Ein Tetraeder ist eine Pyramide mit dreieckiger Grundfläche.
Die von vier gleichseitigen Dreiecken begrenzt wird.
Jeder Körper mit vier Flächen ist ein Tetraeder.
Das sind keine unterschiedlichen Dinge, denn eine
Oxidationsstufe ist die Wertigkeit eines Elementes in einer
Verbindung, wenn man sich diese ionisch aufgebaut vorstellt.
Wie kommt es dann, daß diese Zahlen unterschiedlich sein können? In der Dithionsäure H2S2O6 hat der Schwefel beispielsweise die Wertigkeit 6, die Oxidationszahl +5 und die Koordinationszahl 4.
Ein Tetraeder ist eine Pyramide mit dreieckiger Grundfläche.
Die von vier gleichseitigen Dreiecken begrenzt wird.
Jeder Körper mit vier Flächen ist ein Tetraeder.
geht aber nur mit dreieckiger Grundfläche,oder??
Das sind keine unterschiedlichen Dinge, denn eine
Oxidationsstufe ist die Wertigkeit eines Elementes in einer
Verbindung, wenn man sich diese ionisch aufgebaut vorstellt.
Wie kommt es dann, daß diese Zahlen unterschiedlich sein
können? In der Dithionsäure
H2S2O6 hat der Schwefel
beispielsweise die Wertigkeit 6, die Oxidationszahl +5 und die
Koordinationszahl 4.
Vielleicht habe ich mich etwas unklar ausgedrückt. Ich wollte nur sagen, daß die Oxidationsstufe eine Form der Wertigkeit ist. Leider ist der Begriff der Wertigkeit sehr weitläufig und damit etwas „schwammig“. Unter den Begriff Wertigkeit zählt man nämlich: stöchom. Wertigkeit, Ionenwertigkeit, Bindigkeit, Oxidationszahl, formale Ladung, Koordinationszahl.
Unter den Begriff Wertigkeit zählt
man nämlich: stöchom. Wertigkeit, Ionenwertigkeit, Bindigkeit,
Oxidationszahl, formale Ladung, Koordinationszahl.
So wie die Wertigkeit (Valenz) von Kekule definiert wurde, gibt sie die Zahl der Valenzbindungen an. In einer Strukturformel entspricht sie also der Zahl der Bindungsstriche.
wie Du weiter unter schreibst ist der Begriff Wertigkeit etwas schwammig, aber Oxidationszahl und Wertigkeit sind 2 unterschiedliche Dinge, (die Oxidationszahl wird nur ab und zu als elektrochemische Wertigkeit bezeichnet, ist aber selten).
Beispiel dass die Wertigkeit und die OX-Zahl 2 unterschiedliche Dinge sind
Wertigkeit wird entweder mit der 8-N-Regel bestimmt und über die Anzahl an Bindungen zu H-Atomen. (besser waere es den Begriff ganz ab zu schaffen).
Bei koordinativen Bindungen ist es dann ein wenig unspezifischer
Bsp BF3NH3 N: Ox-Zahl formal 4, Wertigkeit 3, Koordinationszahl 4
Die Koordinationszahl haengt in der Regel von der Grösse der Ionen/Atome ab, bzw von deren Verhaeöltnis zueinander.
VSEPR ist nur ein formales Modell (besser ist die MO-Theorie) um die Symmetrie eines Molekuels zu bestimen, hat nichts mit der Wertigkeit zu tun.
Bsp: H20 H=einwertig, O=2-wertig, da aber der Sauerstoff noch 2 freie e-Paare besitzt naeherungsweise tetraedrische, also gewinkelte Struktur (freie e-Paare beanspruchen etwas mehr Platz).
ciao slam
Literatur: bsp Huhey Inorganic chemistry,
Holleman Wiberg Anorganische Chemie und ander Lehrbuecher
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