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Aufstellen von Reaktionsgleichungen I

Klasse 8         Übung 1: Einführung in die chemische Formelsprache **(s.u.Bemerkungen)                

1. Die Wertigkeit

Die Wertigkeit eines Elementes gibt an, mit wie vielen Wasserstoffatomen sich dieses Element verbinden kann. Bildlich kann man sich das so vorstellen, als ob die Atome „Ärmchen“ hätten, mit denen sie sich gegenseitig “anfassen“, um sich zu verbinden.  Wasserstoff selber ist hierbei immer 1-wertig ( hat 1 „Ärmchen“), Sauerstoff ist immer 2-wertig ( hat 2 „Ärmchen“). Es dürfen keine freien „Ärmchen“ unverbunden übrig bleiben.

Beispiel: Die Verhältnisformel für Wasser lautet  H2O. Das heißt, zwei Wasserstoffatome (weiß) verbinden sich mit einem Sauerstoffatom (rot), die Striche stellen die „Ärmchen“ dar, also die Wertigkeiten.

   

Die Verhältnisformel des Wassers lautet also H2O1. Die Anzahl der jeweiligen Atome wird durch die kleine, tiefgestellte Zahl ( den „Index“) angegeben. Die 1 schreibt man nicht, also lautet die Verhältnisformel H2O.

Die häufigste Wertigkeit der Hauptgruppenelemente im Periodensystem  gegenüber Wasserstoff

Hauptgruppe

1

2

3

4

5

6

7

8

Wertigkeit

1

2

3

4

3

2

1

0

2. Merke: Die folgenden 7 Elemente kommen (in elementarer Form) immer nur als zweiatomige Moleküle vor:

Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und die Halogene ( 7.Gruppe) Fluor, Chlor, Brom und Jod.

Man schreibt als Molekülformel also: H2, N2, O2, F2 , Cl2 , Br2 und J2  

3. Übung zur Wertigkeit:    Nenne die Verhältnisformeln für Natriumoxid, Calciumoxid, Aluminiumoxid, Siliciumoxid

3.1. Die Verhältnisformel von Natriumoxid

Natrium (grau) ist 1-wertig, Sauerstoff (rot) ist 2-wertig: Zwei Na-Atome verbinden sich mit einem O-Atom, das Zahlenverhältnis ist 2:1 Die Verhältnisformel lautet Na2O, (die 1 beim O-Atom wird nicht geschrieben).

3.2. Die Verhältnisformel von Calciumoxid

Ca(grau)  ist 2-wertig , Sauerstoff ist 2-wertig. Das geht „glatt“ auf, ein Calcium-Atom verbindet sich mit einem Sauerstoff-Atom, also im im Zahlenverhältnis 1:1. Die Indizes sind hier jeweils 1, aber die 1 schreibt man nicht, also ist die  Verhältnisformel CaO . ( Beachte: Calciumoxid besteht nicht aus "CaO-Molekülen", CaO ist nur die Verhältnisformel).

3.3. Die Verhältnisformel von Aluminiumoxid

Aluminium (grau) ist 3-wertig, Sauerstoff ist 2-wertig, es bleibt zunächst eine Bindung (ein Ärmchen) beim Al-Atom übrig, also benötigt man ein weiteres O-Atom.                                             
An diesem bleibt nun erneut eine Bindung übrig, man  benötigt nun ein weiteres Al –Atom.
Schließlich kommt noch ein drittes O-Atom hinzu, das Zahlenverhältnis der Atome lautet 2:3, die Verhältnisformel heißt also Al2O3.(Auch hier: Al2O3 ist die Verhältnisformel, es gibt keine einzelnen Al2O3-Moleküle !).

Die Anzahl der jeweiligen Atome in der Verbindung wird durch die kleine, tiefgestellte Zahl ( den „Index“) angegeben.       

 

**Bemerkungen:

Die hier beschriebe und angewandte Modellvorstellung ("Ärmchen-Modell") unterscheidet nicht zwischen Ionen und Atomen somit auch nicht zwischen Ionenverbindungen und Molekülverbindungen. Die Anwendung auf Metalle führt bei dieser Vorstellung auch zu Molekülen, dies ist falsch ! Nur bei den Nichtmetallen ist die Verhältnisformel identisch mit der Molekülformel, z.B. bei den Molekülverbindungen H2O, CH4 , NH3 , HCl , SO2.

Das Modell ist nur begrenzt einsetzbar, wie jedes Modell ! Es ist aber gut geeignet, um den Umgang mit der Wertigkeit, die Ermitlung der Verhältnisformeln und das Aufstellen von einfachen Reaktionsgleichungen besser zu verstehen.

Bearbeitung: jens vogel smg2004
jens@vogel-mg.de
Übung 2: Aufstellen von Reaktionsgleichungen