Stelle Teilchengleichung und die Gesamtreaktionsgleichung für die Bildung von Aluminiumoxid aus Aluminium und Sauerstoff auf?
Hallo Chemie Profis. Es geht um die Salzbildung durch Elektronenübergänge.
Wie ich zu der Gleichung 4Al +12e- +3O2 komme also zu 4Al + 3O2 ist mir klar.
Was ich nicht verstehe wie man von 4Al + 3O2 zu 2Al2 O3 kommt?
Kann mir das bitte jemand in verständlicher Weise Schritt für Schritt erklären?
3 Antworten
Wie kommt man denn auf die RGl, wenn einem die Formel unklar ist?
Letztlich steht es schon da! Die Formel muss so aufgestellt werden, dass sie insgesamt ungeladen ist, bzw. der angegebenen Ladung entspricht (±0)!
Da Al(3+) geladen ist und O(2-), sucht man das kgV, findet 6 und hat so die Anzahl der Ionen in einer Formeleinheit! 2× Al(3+)= +6 und 3× O(2-)= -6. So gleichen sich die Ladungen vollkommen aus und man hat Al2O3.
Ja, genau....
Sry, jetzt hab ich mich verklickt und Dir ein DownVote gegeben...
Die Formel ist Al2O3, aber in der RGl sind es zwei Formeleinheiten (wg. der O2-Moleküle) und es ist 2 Al2O3.
Die 2 vor Al2O3 ist die nur die Anzahl der Al2O3-Einheiten. Die brauchst du für eine ausgeglichene Reaktionsgleichung.
Al2O3 bedeutet, dass das Salz pro Einheit aus 2 Al-Ionen und 3 O-Ionen besteht.
Moin,
ich stelle dir im Folgenden den vollständigen Weg zur Ermittlung eines Reaktionsschemas vor. Vieles davon wirst du vielleicht schon wissen oder es wird für dich aus anderen Gründen uninteressant sein. Aber da ich nicht weiß, wie gut du das einmal beigebracht bekommen hast, bringe ich alles. Das ist zwar ein bisschen was zu lesen, aber möglicherweise ist es trotzdem gut für dich, die gesamte Sache noch einmal geballt vorgestellt zu bekommen.
Um auf ein ausgeglichenes Reaktionsschema zu kommen, gehst du prinzipiell folgendermaßen vor:
1. Wortgleichung aufstellen
Aluminium und Sauerstoff reagieren zu Aluminiumoxid.
Du stellst eine Wortgleichung auf, damit du weißt, wer mit wem wozu reagiert.
2. Wortgleichung in eine vorläufige Formelgleichung übersetzen
Al + O2 → Al2O3
Die vorläufige Formelgleichung dient ausschließlich dazu, die korrekten Formeln der beteiligten Substanzen zu ermitteln. Hier geht es noch nicht darum, hinzuschreiben, wie viel man von den einzelnen Komponenten benötigt...
Du übersetzt einfach die Wortgleichung in die chemische Formelsprache.
Aus dem Wort „Aluminium” wird die Formel „Al”. Al ist einerseits das Symbol für Aluminium, andererseits auch die Formel für Aluminium in Reaktionsschemata, weil man in der Chemie davon ausgeht, dass die kleinsten Teilchen einer Portion Aluminium einzelne Aluminiumatome sind. Deshalb entspricht hier das Symbol auch der Formel.
Das Wort „und” wird in der Formelsprache zu dem Symbol „+”.
Beim „Sauerstoff” musst du aufmerksam sein, weil hier das Symbol „O” nicht der Formel für elementaren Sauerstoff entspricht. Immer wenn Sauerstoff in einem Reaktionsschema ohne anderen Bindungspartner auftritt, musst du eine tiefgestellte „2” hinter das Symbol schreiben. Die Formel für elementaren Sauerstoff ist also „O2”. Das liegt daran, dass in einer Stoffportion Sauerstoff keine einzelnen Sauerstoffatome vorliegen (wie beim Aluminium), sondern zweiatomige Minimoleküle. Zwei Atome Sauerstoff, die miteinander verbunden sind und deshalb als Zweierpack auftreten.
Es gibt insgesamt sieben Ausnahmen im Periodensystem der Elemente (PSE), bei denen die Formel nicht dem Symbol entspricht:
- Wasserstoff: Symbol H, Formel H2
- Stickstoff: Symbol N, Formel N2
- Sauerstoff: Symbol O, Formel O2 sowie die vier Halogene
- Fluor: Symbol F, Formel F2
- Chlor: Symbol Cl, Formel Cl2
- Brom: Symbol Br, Formel Br2 und
- Iod: Symbol I, Formel I2
Die Halogene Astat (At) und Tenness (Ts) würden wohl auch dazu zählen, aber weil beide Elemente radioaktiv sind und ihre Nuklide nicht lange bestehen, macht man damit in der Praxis keine Chemie, so dass man sie unberücksichtigt lässt.
Das Element Schwefel ist noch ein Sonderfall, weil es eigentlich Achterringe bildet und deshalb in Reaktionsschemata als „S8” auftreten müsste, aber das ergäbe stets große Faktoren in ausgeglichenen Reaktionsschemata, so dass man auch hier in der Regel die Formel mit dem Symbol gleichsetzt.
Die Wörter „reagieren zu” werden mit einem Reaktionspfeil „→” übersetzt.
Doch wie steht es mit dem Aluminiumoxid? Das ist eine salzartige Verbindung (ein Metalloxid). Dementsprechend besteht diese Verbindung aus Ionen.
Die Metallionen (hier Aluminium) sind positiv geladen, die Nichtmetallionen (hier Sauerstoff) negativ.
Aluminium steht im PSE auf Platz 13. Das bedeutet, dass seine Atome 13 Protonen (Plusladungen) im Kern haben, weil gilt:
Ordnungszahl = Protonenzahl = Kernladungszahl.
Als (ungeladenes) Atom müssen die Aluminiumatome deshalb auch 13 Elektronen (Minusladungen) in der Hülle haben, weil nur dann die 13 Plusladungen im Kern durch die 13 Minusladungen in der Hülle ausgeglichen werden können.
Aber Atome streben durch chemische Reaktionen stabilere Elektronenhüllen an. Die Edelgase (8. Hauptgruppe im PSE) haben solch stabile Hüllen von Natur aus. Deshalb wollen Atome ebenfalls derartige Elektronenhüllen von Edelgasatomen erreichen.
Das nächstgelegene Edelgas zum Aluminium ist Neon mit 10 Elektronen in seiner Hülle. Um also eine Elektronenhülle wie das Edelgasatom Neon zu erreichen, müssen die Aluminiumatome drei Elektronen abgeben. Wenn sie das tun, werden sie aber dreifach positiv geladen, weil nach der Abgabe zwar nur noch 10 Elektronen in der Hülle sind, sich aber an der Anzahl der Protonen im Kern nichts verändert hat; das sind nach wie vor 13. Daher stehen den 13 Plusladungen im Kern nur noch 10 Minusladungen in der Hülle gegenüber, so dass das Teilchen nun dreifach positiv geladen ist:
Al → Al3+ + 3 e–
Beim Sauerstoff ist das anders. Er hat als ungeladenes Atom 8 Elektronen in seiner Hülle, weil er im PSE auf Platz 8 steht und folglich 8 Protonen im Kern hat. Auch für ihn ist das nächstgelegene Edelgas wieder Neon mit 10 Elektronen.
Um also auf die gleiche Elektronenhülle wie von Neonatomen kommen zu können, müssen Sauerstoffatome zwei Elektronen aufnehmen:
O + 2 e– → O2–
Aber weil du ja keine einzelnen Sauerstoffatome, sondern zweiatomige Minimoleküle vom Sauerstoff vorliegen hast, brauchen beide Sauerstoffatome je zwei Elektronen:
O2 + 4 e– → 2 O2–
Tja, und für die Verbindung Aluminiumoxid brauchst du nun von jedem Ionentyp (Aluminiumkation und Oxidanion) so viele, dass keine der Ionenladungen mehr unausgeglichen übrig bleibt. Deshalb suchst du das kleinste gemeinsame Vielfache (kgV) von 3 und 2 (3+-Ladungen und 2–-Ladungen). Das kgV von 3 und 2 ist 6. Deshalb brauchst du 2 Al3+-Ionen und 3 O2–-Ionen, weil dann 2 • 3+ und 3 • 2– zusammen die Ladung 0 ergeben.
Und deshalb lautet die Verhältnisformel von Aluminiumoxid Al2O3.
Alles klar bis hierhin?
3. Ausgleichen der vorläufigen Formelgleichung
In der Chemie gibt es das Gesetz zur Erhaltung der Masse. Das besagt, dass bei chemischen Reaktionen keine Masse hinzu kommt und im Prinzip auch keine Masse verloren geht. Oder anders gesagt: die Summe der Massen aller Ausgangsstoffe (Edukte) und die Summe der Massen aller Endstoffe (Produkte) muss gleich groß sein.
Wegen des Gesetzes zur Erhaltung der Masse musst du bei chemischen Reaktionen dafür sorgen, dass von jedem einzelnen Elementsymbol auf beiden Seiten des Reaktionspfeils jeweils gleich viele vorhanden sind.
Das ist aber bei der vorläufigen Formelgleichung
Al + O2 → Al2O3
nicht der Fall. Hier hast du links 1 x Al, rechts 2 x Al (im Al2O3). Links hast du 2 x O (im O2), rechts 3 x O (im Al2O3).
Im zweiten Schritt hattest du die korrekten Formeln der Substanzen ermittelt. Diese darfst du jetzt nicht mehr verändern, um auf gleiche Anzahlen zu kommen. Mit anderen Worten, du darfst die Indices (die tiefgestellten Zahlen) in einer einmal als korrekt erkannten Formel nicht nachträglich verändern!
Was du verändern kannst, ist die Häufigkeit, mit der eine Formel vorkommt. Das machst du über Faktoren vor einer Formel.
Geschickt ist es, wenn du hier mit dem Sauerstoff anfängst. Davon hast du, wie gesagt, links nur 2 x O, rechts dagegen 3 x O. Auch hier suchst du nun wieder das kgV von 2 und 3, was natürlich immer noch 6 ist. Darum musst du vor die Formel von Sauerstoff (O2) links den Faktor „3” setzen (weil 3 • 2 = 6 ist). Und vor die Formel des Aluminiumoxids (Al2O3) setzt du den Faktor „2” (weil auch 2 • 3 = 6 ergibt).
Al + 3 O2 → 2 Al2O3
Nun sind links und rechts jeweils 6 x O.
Tja, aber mit dem Faktor „2” vor dem Aluminiumoxid (Al2O3) hast du nicht nur die Anzahl der Sauerstoff-Teilchen verdoppelt (und damit auf 6 gebracht), sondern auch die Anzahl an Aluminium-Teilchen. Davon sind nun auf der rechten Seite 4 vorhanden (im 2 Al2O3). Links gibt es dagegen nur 1 x Al. Auch hier suchst du das kgV, diesmal von 1 und 4. Das kgV von 1 und 4 ist natürlich 4. Deshalb setzt du vor das „Al” auf der linken Seite den Faktor „4”. Den Faktor „1”, den du auf der rechten Seite dazuschreiben müsstest, kannst du dir schenken, weil einmal Irgendetwas dieses Irgendetwas selbst ist. Also:
4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3
Nun ist alles ausgeglichen. Es gibt links und rechts 4 x Al. Und es gibt links und rechts 6 x O. Also sind von jedem Elementsymbol auf beiden Seiten des Reaktionspfeils jeweils die gleiche Anzahl vorhanden.
Alles klar?
LG von der Waterkant
Die Reaktionsgleichung lautet korrekt:
4 Al + 2 O2 -> 2 Al2O3
Danke Spikeman197, wie man auf die RGI kommt siehe Bilder.
Die Begrifflichkeiten bereiten Schwierigkeiten. AL2O3 bedeutet: 2 Al Atome und 3O Atome? Ist das dann die Lösung? AL2O3? oder 2Al2O3?