Kreuzregel?
Hallo,
Ich breuchte eine Erklärung wie die kreuzregel in Chemie funktioniert.
Danke im voraus
3 Antworten
Findest Du hier:
https://www.google.com/search?q=kreuzregel&tbm=isch
Da siehst Du auch, dass es nicht "die" Kreuzregel gibt, sondern mehrere.
Moin,
bei der Kreuzregel betrachtest du den numerischen Wert der Ionenladungen von beteiligten Ionen einer Ionenverbindung, um schnell und sicher die Verhältnisformel der Verbindung ermitteln zu können.
Beispiel Aluminiumoxid (wie lautet die Verhältnisformel?):
Dazu musst du zunächst wissen, welche Ionen Aluminium bzw. Sauerstoff bilden. Aluminium steht im Periodensystem der Elemente (PSE) an 13. Stelle. Das bedeutet, dass Aluminiumatome 13 Protonen im Atomkern haben (Ordnungszahl = Protonenzahl). Da jedes Proton einfach positiv geladen ist, ist der Kern von Aluminiumatomen dreizehnfach positiv geladen (Protonenzahl = Kernladungszahl). Aber Atome sind ungeladene Teilchen. Es muss in Aluminiumatomen also noch weitere Teilchen geben, die negativ geladen sind und die 13 positiven Ladungsträger im Atomkern in ihrer Wirkung ausgleichen (kompensieren). Und solche Teilchen gibt es: es sind die negativ geladenen Elektronen in der Hülle von Aluminiumatomen. Damit sich die positiven Ladungen der Protonen im Kern in ihrer Wirkung aufheben, müssen in der Hülle von Aluminiumatomen auch 13 Elektronen sein. Soweit, so gut...
Aluminium steht in der 3. Hauptgruppe (HG) des PSE. Bei den Hauptgruppenelementen ist das Gute, dass die Hauptgruppennummer der Anzahl der Elektronen entspricht, die sich im äußeren Hauptenergieniveau eines Atoms des betrachteten Elements aufhalten (= Anzahl der Valenzelektronen).
Soll hier heißen: Aluminium ---> 3. HG ---> 3 Valenzelektronen.
Wenn nun Aluminiumatome im Verlauf einer Reaktion zu Ionen (geladenen Teilchen) werden, können sie theoretisch Elektronen abgeben oder aufnehmen, um in ihrem äußeren Hauptenergieniveau eine sogenannte Edelgaskonfiguration hinzubekommen. Die Edelgaskonfiguration ist nämlich energetisch sooo günstig, dass die Atome praktisch aller Elemente diesen Zustand anstreben. Hier müsste ein Aluminiumatom also entweder drei Elektronen abgeben (um die Edelgaskonfiguration von Neonatomen zu erreichen) oder fünf Elektronen aufnehmen (um die Edelgaskonfiguration von Argonatomen zu bekommen). Die Abgabe von Elektronen erfordert ungefähr genauso viel Energie wie die Aufnahme. Darum ist es einfacher, drei Elektronen abzugeben als fünf aufzunehmen. Und das ist der Grund dafür, warum Aluminiumatome im Verlauf einer Reaktion drei Elektronen abgeben.
Wenn sie das tun, haben sie in ihrer Atomhülle nur noch 10 Elektronen (13 – 3 = 10). Im Kern hat sich aber nichts verändert; dort gibt es nach wie vor 13 Protonen. Darum werden nach der Elektronenabgabe nicht mehr alle positiven Ladungen im Kern von der negativen Ladungen in der Hülle kompensiert. Es bleiben drei positive Ladungen unausgeglichen (13 Plusladungen – 10 Minusladungen = 3 Plusladungen). Und das ist nun wiederum der Grund, warum Aluminiumatome nach der Abgabe von drei (Valenz-)Elektronen zu dreifach positiv geladenen Aluminium-Ionen (Kationen) werden.
Analoge Überlegungen führen dich zu der Erkenntnis, dass Sauerstoffatome (6. HG ---> 6 Valenzelektronen) zu zweifach negativ geladenen Sauerstoff-Ionen (Oxid-Anionen) werden, weil sie im Verlauf einer chemischen Reaktion zwei Elektronen aufnehmen.
Nun hast du also Al^3+-Ionen und O^2–-Ionen Und nun kommt die Kreuzregel zum Zuge:
Wenn du dir die Ionen nacheinander hinschreibst (wobei man vereinbarungsgemäß mit dem positiv geladenen Kation anfängt), dann sieht das so aus:
Al^3+O^2–
Und die Kreuzregel besagt nun, dass der Betrag der Ladungen (nur die Zahl, nicht die Ladung!) über Kreuz als kleine tief gestellte Zahl wechselseitig an die Elementsymbole der Verbindung geschrieben werden. Also erhält das Symbol "Al" eine tiefgestellte "2" (weil das "O" die Ladung "2–" hat) und das "O" bekommt den Index (= tiefgestellte Zahl) "3" (weil das "Al" die Ladung "3+" hat).
Dan lautet die Formel für Aluminiumoxid
Al2O3
(die Zahlen sollen tiefgestellt sein).
Das geht auch mit zusammengesetzten Ionen. Wenn du zum Beispiel die korrekte Formel von Calciumphosphat herausfinden willst, musst du dir nur die Ionen anschauen
Ca^2+(PO4)^3– und erhältst mit Hilfe der Kreuzregel die Formel
Ca3(PO4)2
Wenn du es mit einfach geladenen Ionen zu tun hast, lässt man die "1" als Index weg (das heißt, man schreibt sie nicht in der Formel hin). Ansonsten läuft alles nach dem nun (hoffentlich) bekannten Muster ab, zum Beispiel
Natriumsulfid:
Na^(1)+S^2– wird zur Formel
Na2S(1), also Na2S
Bariumnitrat:
Ba^2+(NO3)^(1)– wird zur Formel
Ba(1)(NO3)2 also Ba(NO3)2
Alles klar?
Es gibt im Internet dazu auch ein paar Erklärvideos, guckst du zum Beispiel hier:
https://www.youtube.com/watch?v=7ThIhwKQxZs
LG von der Waterkant
Ich nehme an, daß Du das Mischungskreuz meinst. Damit löst man Aufgaben In der Art von In welchem Verhältnis muß man 20%ige mit 50%iger Säure mischen, wenn man 26%ige Säure haben will? Das kann man zwar zu Fuß schmerzfrei ausrechnen, aber wenn man oft solche Aufgaben löst, dann spart man mit der Kreuz-Formel Zeit.
Dazu bindet man die Differenz der Massenanteile: Die Zielkonzentration ist 26%, und die Differenzen zu den Ausgangslösungen sind 6 und 24, also das Verhältnis 1:4. Man nimmt also 1 Teil der starken und 4 der schwachen Säure, mischt also z.B. 80 g der 20%igen mit 20 g der 50%igen.
Man nennt es Kreuzregel, weil die Differenz 26−20=6 mit der Konzentration der schwachen Säure gebildet wird, aber dann für das Volumen der starken Säure zuständig ist, bzw. umgekehrt.
Die Regel funktioniert für Massenanteile und Stoffmengenanteile, theoretisch auch für Volumsanteile, obwohl man die ja so gut wie nie braucht. Für Konzentrationen im engeren Sinn (also Massenkonzentration oder Stoffmengenkonzentration, die auf ein Volumen bezogen sind) funktioniert sie dagegen i.A. nicht bzw. nur ungenau, weil sie die Abhängigkeit der Dichte von der Zusammensetzung (also die Volumseffekte beim Vermischen) nicht berücksichtigt.