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Exkurs

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Schwefel und seine Oxide

Von der Wertigkeit zum Reaktionsschema 

Stoffe (2)

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Einführung

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Wir haben gesehen, dass sowohl Kohlenstoff als auch Schwefel unterschiedliche Oxide bilden kann.

Mit Hilfe der Wertigkeit (oder auch Bindigkeit) kannst du das Teilchenverhältnis der kleinsten Baueinheit einer Verbindung bestimmen. Erst wenn du das beherrschst, kannst du alle chemischen Reaktionsschemata aufstellen. 

Einige Elemente können verschiedene Wertigkeiten haben (insbesondere die so genannten Übergangsmetalle (siehe auch PSE).

 

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Das Aufstellen von Formeln

Um dieses Thema verstehen zu können, musst du über die Begriffe Molekül, Verband, Element und Verbindung sehr gut Bescheid wissen.

Formeln von Stoffen bestehen aus Elementsymbolen und geben mit Hilfe von tiefgestellten Indexzahlen das Zahlenverhältnis der Atome des Stoffes an.

Große Zahlen vor den Formeln (stöchiometrische Zahlen) gehören nicht zur Formel!

Besteht der Stoff aus Molekülen, so bezeichnet man die Formel auch als Summenformel. Besteht der Stoff aus Teilchenverbänden (z.B. Ionenverbände bei den Salzen oder Oxiden, die salzähnliche Verbindungen sind), so spricht man auch von einer Verhältnisformel. Sinnvoll, aber nicht gebräuchlich ist zur Unterscheidung von Summenformel und Verhältnisformel die Benutzung von geschweiften Klammern für Verhältnisformeln. Also z.B. {ZnCl2}.

Formeln der Nichtmetalloxide

Kohlenstoff kann sich mit Sauerstoff in einem unterschiedlichen Zahlenverhältnis verbinden. Um die beiden unterschiedlichen Oxidationsprodukte zu unterscheiden, wird im Namen angegeben, wie viele Sauerstoff-Atome in einem Molekül enthalten sind (mono, di, tri, tetra, pent)

nichtmetalloxide1

Das gilt für die Nichtmetalloxide. Bei den Metalloxiden ist es anders, wie wir später noch sehen werden.

Das Teilchenverhältnis der kleinsten Baueinheit einer Verbindung wird durch die so genannte Wertigkeit oder "Bindigkeit" (alter Begriff) beschrieben. Während z.B. Sauerstoff immer zweiwertig ist, können viele Elemente unterschiedliche Wertigkeiten besitzen! Die Wertigkeiten findest du im PSE von Chemiezauber.de neben der Orndungszahl

Wenn die Formel keine Indexzahlen (kleine, tief gestellte Zahlen) enthält, so sind die Wertigkeiten der Teilchen in einer Verbindung gleich, wie z.B. beim Kohlenstoffmonooxid. Wenn Sauerstoff immer zweiwertig ist, so muss also beim Kohlenstoffmonooxid der Kohlenstoff auch zweiwertig sein. Beim Kohlenstoffdioxid ist Kohlenstoff vierwertig (siehe unten).

nichtmetalloxide2

Die tief gestellte Indexzahl ergibt mit der Wertigkeit multipliziert die Wertigkeit des anderen Atoms.

uebungÜbung 1

Bestimme die Wertigkeiten der Atome in den folgenden Verbindungen auf einem extra Blatt:

Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid!

Klicke erst dann auf die Lösung!

uebungÜbung 2

Stelle die Formeln von allen Stickstoffoxiden auf einem Blatt Papier auf. Benutze das PSE.

Klicke erst dann auf die Lösung!

Formeln der Metalloxide

Bei den Metalloxiden wird im Namen die Wertigkeit des Metalls angegeben, wenn es mehrere Möglichkeiten gibt.

Beispiel:

Eisen(III)-oxid

uebungÜbung 3

Stelle die Formel von Eisen(III)-oxid auf einem Blatt Papier auf.

Klicke erst dann auf die Lösung!

Jetzt bist du in der Lage, ein chemisches Reaktionsschema in Formelschreibweise (Symbolformelschreibweise) aufzustellen. Früher sprach man auch vom Aufstellen einer Reaktionsgleichung.

Weiter zum Thema "Das Aufstellen von Reaktionsschemata in Symbolformelschreibweise (Teil 2)

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Das Reaktionsschema in Symbolformelschreibweise (Teil 2)

Damit du ein Reaktionsschema in Symbolformelschreibweise aufstellen kannst, solltest du dir noch einmal folgende Themen anschauen:

Eine Anleitung

Ein Reaktionsschema in Symbolformelschreibweise stellt man in vier Schritten auf. Dies soll an einem Beispiel verdeutlicht werden:

Aufgabe: Stelle das Reaktionsschema in Symbolformelschreibweise für die Synthese von Aluminiumoxid auf!

1. Formel des Reaktionsproduktes

Im Namen Aluminiumoxid ist keine Wertigkeit angegeben. Das bedeutet: Es gibt nur eine Wertigkeit des Aluminiums. Aluminium steht im PSE in der III. Hauptgruppe (Spalte), also ist Aluminium dreiwertig.

rktgl1

Das bedeutet, die kleinste Baueinheit dieser Verbindung besteht aus zwei Aluminium-Atomen und drei Sauerstoff-Atomen.

2. Schlussfolgern, welche Ausgangsstoffe (Edukte) benötigt werden

Welche Stoffe benötige ich, um Aluminiumoxid herzustellen? Dazu muss das Wortreaktionsschema aufgestellt werden.

rktgl2

3. Symbole bzw. Formeln der Stoffe ergänzen

Nun werden die Symbole vervollständigt:

rktgl3

Denke daran: Die Elemente Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff kommen molekular vor! Später lernst du noch, dass auch die Halogene molekular vorkommen.

4. Das "Ausgleichen"

Die Anzahl der Atome muss auf beiden Seiten des Reaktionsschemas gleich sein.

Vorgehensweise: Suche zunächst die größte arabische (1,2,3 ...) Zahl und schaue, welche Atomart direkt davor steht. Mit dieser Atomart fängst du an. Wenn es mehrere Möglichkeiten gibt, dann nimm den Sauerstoff. In unserem Beispiel sind es die Sauerstoff-Atome im Aluminiumoxid. Die Baueinheit Aluminiumoxid besitzt drei Sauerstoff-Atome. Jetzt zähle die Sauerstoff-Atome auf der linken Seite der Gleichung (Ausgangsstoffe, Edukte): Es sind zwei. Das kleinste gemeinsame Vielfache von drei und zwei ist sechs. Also müssen sechs Sauerstoff-Atome auf der linken und sechs Sauerstoff-Atome auf der rechten Seite sein. Entsprechend muss ich die Sauerstoffmoleküle mit dem Faktor drei multiplizieren und Aluminiumoxid mit dem Faktor zwei.

rktgl4

Doch etwas stimmt hier noch nicht, nämlich die Anzahl der Aluminiumteilchen. Deshalb:

rktgl5

So, geschafft!

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