Periodensystem mit gemeinsamen Ionenladungen

In Kombination mit anderen Elementen können Atome Elektronen abgeben oder aufnehmen, um eine stabilere elektronische Konfiguration anzunehmen. Wenn dies geschieht, erhält das Atom, das die Elektronen gewinnt, eine negative elektrische Ladung und wird somit zu einem Anion, während das Atom, das sie verliert, eine positive elektrische Ladung erhält und zu einem Kation wird. Mit anderen Worten, durch den Austausch von Elektronen und die Bildung einer Ionenbindung werden Atome zu Ionen .

Neben dem Austausch von Elektronen können Atome diese auch teilen und so eine kovalente Bindung eingehen. Diese Bindung kann polar sein, wenn eines der beiden Atome die die Bindung bildenden Elektronen mit größerer Kraft anzieht, wodurch in den beiden gebundenen Atomen entgegengesetzte elektrische Teilladungen erzeugt werden.

Oxidationszahl

Obwohl viele Bindungen kovalent sind und 100 % ionische Bindungen nicht wirklich existieren, ist es praktisch, sich alle Bindungen als ionische Bindungen vorzustellen. Dies macht es einfach, die Anzahl der Verbindungen zu verstehen, die jedes Element mit anderen Elementen bilden kann, und die Anteile zu berechnen, in denen sie kombiniert werden. In diesem Sinne ist jede Verbindung, egal ob ionisch oder nicht, normalerweise durch die hypothetische elektrische Ladung gekennzeichnet, die jedes Atom hätte, wenn die Bindung zu 100 % ionisch wäre und die Elektronen vollständig auf das elektronegativste Atom übertragen würden. Diese hypothetische Ionenladung wird Oxidationsstufe oder Oxidationszahl genannt.

Oxidationszahlen oder gemeinsame Ionenladungen

Jedes Element des Periodensystems hat eine Reihe von gewohnheitsmäßigen Oxidationszahlen, die es in den verschiedenen Verbindungen aufweist, von denen es ein Teil ist. Diese Oxidationszustände bestimmen viele der Eigenschaften und Charakteristika der Verbindungen. Tatsächlich kann es verschiedene Verbindungen geben, die von denselben Elementen gebildet werden und sich nur in der Oxidationszahl eines der Elemente unterscheiden. Beispielsweise ist Eisenoxid (Fe ₂ O ₃ ), das Eisen in der Oxidationsstufe +3 enthält, ein dunkeloranges basisches Oxid, während Eisenoxid (FeO) ein dunkler, fast schwarzer Feststoff ist.

Die jedem Element gemeinsame(n) Oxidationszahl(en) hängt von seiner Position im Periodensystem ab. Nichtmetallische Elemente können sowohl positive als auch negative Oxidationsstufen aufweisen, während Metalle nur positive Oxidationsstufen aufweisen. In einigen Fällen kann dasselbe Element fünf oder sogar sechs verschiedene Oxidationsstufen aufweisen, abhängig von dem Element, mit dem es kombiniert wird, und den Reaktionsbedingungen.

Das Periodensystem am Anfang des Artikels zeigt die häufigsten Oxidationsstufen für die meisten bekannten Elemente. Wie daraus ersichtlich ist, haben die Alkalimetalle alle eine einzigartige Oxidationszahl, die +1 ist, die Erdalkalimetalle haben +2 und die Übergangsmetalle der Gruppe 3 sowie die repräsentativen Elemente der Gruppe 13 haben alle den Zustand von Oxidation +3. Dies liegt daran, dass positive Oxidationsstufen normalerweise mit der Anzahl der Elektronen zusammenhängen, die ein Atom in seiner Valenzschale hat, da der Verlust dieser Elektronen es ihm ermöglicht, die elektronische Konfiguration eines Edelgases anzunehmen.

Bei den Nichtmetallen hingegen lässt sich die negative Oxidationsstufe leicht bestimmen, indem man die Anzahl der Zellen nach rechts zählt (die eigenen nicht mitgezählt), die man noch durchlaufen muss, um in die Gruppe der Edelgase zu gelangen. Zum Beispiel ist Kohlenstoff vier Quadrate von Neon entfernt, also ist sein negativer Oxidationszustand -4. Dies liegt daran, dass diese Zahl die Anzahl der Elektronen darstellt, die das Atom gewinnen muss, um die Elektronenkonfiguration des nächsten Edelgases anzunehmen.

Wozu dient das Periodensystem der Oxidationszahlen?

Dieses Periodensystem hat zwei Hauptanwendungen:

Hilft bei der Vorhersage der Formel binärer chemischer Verbindungen

Die obige Tabelle ist sehr nützlich, um die verschiedenen Verbindungen vorherzusagen, die durch die Kombination zweier Elemente miteinander gebildet werden können. Wenn wir beispielsweise wissen, dass die beiden häufigsten Oxidationsstufen von Stickstoff +5 und -3 sind, können wir diese Informationen verwenden, um vorherzusagen, dass Stickstoff durch Bindung an Wasserstoff (der weniger elektronegativ ist) die Oxidationsstufe -3 annehmen wird, während Wasserstoff erhält +1, so dass eine Verbindung der Formel NH ₃ (Ammoniak) gebildet wird.

Wenn dagegen Stickstoff an Sauerstoff bindet, der elektronegativer ist, bildet er wahrscheinlich ein Oxid mit der Oxidationsstufe +5 (N ₂ O ₅ ).

In traditioneller Nomenklatur

Das traditionelle Nomenklatursystem für anorganische Verbindungen basiert auf einem System von Präfixen und Suffixen, die der Wurzel des Namens der Elemente hinzugefügt werden, aus denen eine Verbindung besteht. Das Präfix-Suffix-System hängt nicht nur von der Oxidationsstufe jedes Elements in der Verbindung ab, sondern auch von allen anderen üblichen Oxidationsstufen, die es in anderen Verbindungen aufweisen kann.

In diesem Sinne ist das vorherige Periodensystem sehr nützlich, da es uns erlaubt, für die meisten Verbindungen ihren traditionellen Namen aus der Oxidationsstufe jedes Elements in der Verbindung und aus den anderen möglichen Oxidationsstufen zu bestimmen, die darin gefunden werden Der Tisch.

Beispiel:

In SO ₃ hat Sauerstoff eine Oxidationsstufe von -2 (weil er elektronegativer ist als Schwefel), daher muss Schwefel eine Oxidationsstufe von +6 haben, um die Neutralität der Verbindung zu gewährleisten. Dies bedeutet, dass SO ₃ das Säureoxid oder -anhydrid des Schwefels mit der Oxidationsstufe +6 ist.

Um diese Verbindung nach dem traditionellen System zu benennen, suchen wir nach den gemeinsamen Wertigkeiten oder Oxidationsstufen von Schwefel (die +2, +4 und +6 sind). Da die Oxidationsstufe +6 die höchste von drei möglichen Oxidationsstufen ist, schreibt die traditionelle Nomenklatur vor, dass das Suffix „ico“ an die Wurzel des Namens von Schwefel angehängt wird.

Zusammenfassend ist der Name der Verbindung Schwefelsäureanhydrid.

Verweise

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