Wie funktioniert die Edelgaskonfiguration?
Also, welches Element strebt die Ionen Verbindung von welchem Element an?
Also beispielsweise Chrom. Welche Ionen Verbindung von welchen Element strebt es an?
Ich bitte um eine Erklärung im Bezug auf das PSE.
2 Antworten
Bei den Nebengruppen kannst du die Edelgasregel bzw. Edelgaskonfiguration vergessen. Die gilt nur für die Hauptgruppen und da auch nur streng für Elemente bis zur zweiten Periode.
Dass Eisen irgendein Element anstrebt musst du vergessen. Das verwirrt nur noch mehr. Ich nehm mal an du gehst noch zur Schule oder? Da wirst du dir einfach die bevorzugten Oxidationsstufen von den Nebengruppen merken müssen, ein wirkliches System gibts dahinter nicht, schon gar nicht mit dem Schalenmodell.
Wahrscheinlich noch über dem Schulstoff, den du bisher hattest: Das einzige was noch irgendwie hilft, ist dass Atome leere, halb volle und ganz volle Orbitale bevorzugen. Das erklärt zum Beispiel warum es Eisen hauptsächlich in den Oxidationsstufen +2 und +3 gibt. Neutrales Eisen hat die Konfiguration [Ar] 3d6 4s2. In der Oxidationsstufe +2 wäre das dann [Ar] 3d6 4s0 (also das 4s ganz leer) und bei +3 dann [Ar] 3d5 4s0 (also das 3d halb leer). Das passt aber bei Chrom z.b. schon nicht mehr so gut.
Moin,
ja, ja, die Nebengruppenelemente...
Chrom steht im Periodensystem der Elemente (PSE) auf Platz 24. Das bedeutet, dass in Chrom-Atomkernen 24 Protonen sind (Ordnungszahl im PSE = Protonenzahl im Kern der Atome).
Da ein Chrom-Atom elektrisch neutral ist (also keine Ladung hat), müssen diese 24 Protonen (Plusladungen) von genau so vielen Minusladungen (Elektronen in der Hülle) ausgeglichen werden. Darum haben Chrom-Atome auch 24 Elektronen in ihrer Atomhülle.
Soweit, so klar, denke ich.
Was passiert nun, wenn Chrom-Atome zu Ionen werden? Du hast schon angedeutet, dass die Atome von Elementen deshalb Reaktionen eingehen, weil sie in ihren Atomhüllen eine Edelgaskonfiguration erreichen wollen. Das ist deshalb so erstrebenswert, weil die Anzahl und Konstellation der Elektronen in den Hüllen von Edelgasen energetisch besonders stabil sind.
Aber man muss auch beachten, dass die Abgabe oder die Aufnahme von Elektronen mit einem (etwa gleich großen) Energieaufwand verbunden ist. Außerdem liegt auf der Hand, dass es zunehmend schwerer wird, wenn mehr und mehr Elektronen abgegeben oder aufgenommen werden sollen. Im Falle der Elektronenabgabe sollen ja immerhin negative Ladungsträger aus einem zunehmend positiver werdenden Ion entfernt werden. Im Falle der Elektronenaufnahme wird mit jedem Elektron das Ion immer stärker negativ geladen, so dass es immer schwieriger wird, noch ein weiteres Elektron dem Ensemble hinzuzufügen.
Auch das - hoffe ich - ist einleuchtend.
Und nun betrachten wir einmal die Situation eines Chrom-Atoms. Dieses hat - wie bereits erwähnt - 24 Elektronen in seiner Hülle. Die nächstgelegenen Edelgase im PSE zum Chrom sind Argon (mit 18 Elektronen in der Hülle) und Krypton (mit 36 Elektronen in der Hülle). Aber beide Edelgase sind vom Chrom utopisch weit weg. Wenn ein Chrom-Atom eine Edelgaskonfiguration von Argon-Atomen erreichen wollte, müsste es 6 Elektronen abgeben. Für das Erreichen einer Kryptonkonstellation müsste es sogar 12 Elektronen aufnehmen! Beides ist nahezu unmöglich (vor allem die Aufnahme von 12 Elektronen).
Daher muss das Chrom-Atom einen Kompromiss eingehen. Es gibt Elektronen ab und wird zu einem Kation. Wie viele es letztlich abgibt, hängt vom Reaktionspartner bzw. von den Begleitumständen ab.
Konkret ist die Verteilung der Elektronen in einem Chrom-Atom wie folgt:
1s2 (2 Elektronen im 1. Hauptenergieniveau)
2s2 2p6 (8 Elektronen im 2. Hauptenergieniveau)
3s2 3p6 3d5 (13 Elektronen im 3. Hauptenergieniveau)
4s1 (1 Elektron im 4. Hauptenergieniveau)
oder (selten)
...
3s2 3p6 3d4 (12 Elektronen im 3. Hauptenergieniveau)
4s2 (2 Elektronen im 4. Hauptenergieniveau)
macht zusammen 2 + 8 + 13 (12) + 1 (2) = 24 Elektronen.
Das „s”, „p” und „d” steht dabei für Unterräume in den Hauptenergieniveaus. Interessant sind nun aber nur die Außenelektronen, die in den 3d-Orbitalen und im 4s-Orbital zu finden sind.
Chrom kann nun 2 Elektronen (die aus 4s) abgeben, wodurch es zu einem zweifach positiv geladenen Chrom-Kation (Cr2+) wird. Das ist zum Beispiel im Cromdichlorid (CrCl2) realisiert.
Chrom kann auch drei Elektronen abgeben und zu einem dreifach positiv geladenen Chrom-Kation werden (Cr3+). So liegt es im Chrom(III)-oxid vor (Cr2O3).
Es kann vier Elektronen abgeben und zu einem vierfach positiv geladenen Kation werden (Cr4+), wie es im Crom(IV)-dioxid vorkommt (CrO2).
Es kann fünf Elektronen abgeben wie im Chrompentafluorid (CrF5).
Oder es kann schließlich die Oxidationsstufe +VI annehmen wie im Chromtrioxid (CrO3).
Aber wie auch immer, eine echte Edelgaskonfiguration gibt es beim Chrom nicht. Seine oxidativen Zustände sind daher auch nur mehr oder weniger stabil. Die stabilste Form ist das Chrom(III)- und das Chrom(VI)-Kation...
LG von der Waterkant
Ok, danke..., aber bitte nochmal eine Erklärung, wie es abläuft.
Welches Element strebt Eisen z.B. an und wie läuft das mit den Elektronen?
Wie viele werden abgegeben und wie viele aufgenommen?
Bitte mit Beispiel.
Es werden dann ja welche abgegeben oder aufgenommen.
Also im Bezug auf das Schalenmodell.
Das wären ja z.b. hier die Elektronen/Protonen von Eisen.
Fe 26p)2e' )8e' )14e' ) 2e')