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Alt 22.01.2010, 15:48   #1   Druckbare Version zeigen
Schokobaer Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 63
Elektronenkonfiguration, Planetenmodell, etc.

Hallo zusammen,
Und zwar habe ich folgendes Problem, ich versteh die Elektronenkonfiguration nicht so ganz. Wenn ich mich im internet schlau machen will erhalte ich sowas wie "Aufstellen der Zustände aller Elektronen eines Atoms" oder sowas wie "Elektronen auf den einzelnen Schalen", aber es wäre toll wenn mir das wer in einfachen Worten erklären könnte. An sich, kann ich die Konfiguration schon anwenden.
Aber mein eigentliches Problem, sind aufagben die z.b so gestellt sind
"Welche Oxide bildet das Elemnt Cu bevorzugt mit Sauerstoff"
Ich weiß schon bescheid über die beiden beiden Regeln, dass zum Beispiel ein d-Orbital dass bis d ^5 geht, energiereicher ist, als wäre es d^9, und die zweite regel, dass atome edelgaszustand erreichen wollen.

Aber irgendwie versteh ich bei dem ganzen den Zusammenhang nicht, also ich find mich da einfach nicht richtig ein. Gut bei dieser Aufgabe steht in meinen Unterlagen

Ionengleichung: Cu ---1. Iionisierungsenergie--> Cu* + 1e-
E-Konfig= [Ar] 3d^10
Sauerstoff: O2
EKonfig: 1s² 2p^4 --Ziel--> 2p^6
Ionengleichung: O2 + 4e- ----> 2O^-2
Gesamtreaktionsgleichung: Cu ---> Cu* (+I) + 1e-
O2 +4e- -> 2O^-2 (-II)

4 Cu + O2 -> 4Cu +2 O 2 -> 2 Cu2 O

Und soweit ich weiß, ist dieses Beispiel mti Kupfer ein Sonderfall.
Aber ich versteh hier einfach nicht, was genau gefragt ist, gut man will wissen, wenn Cu+O reagiert, was dann für ein CuO herauskommt, oder? Und das ist dann von den Elektronenabhängig? Bitte erklärt mir das irgendwer! Das wäre so super, denn es ist ja nicht so, dass ich nichts dazulernenwill.

Ein 2. Beispiel ist Zn mit O:
Zuerst wurde wieder E-Konfig von Zn aufgestellt, die ist:
Ar 4s²3d^10.
3d^10 = Valenzschale. Aber was genau ist die Valenzschale? Wieso besteht die aus "2" Schalen, denn ich dachte auf der liegen die Elektronen der äußersten Schale?

Dann wieder E-Konfig von Sauerstoff, dessen Ziel p^6 ist.
Dann werden bevorzugte Ione der beiden Stoffe aufgestellt, (wobei cih da nicht weiß, wieso das bei dem Beispiel davor gemacht wurde, aber ich blicke hier wirklich 0 durch weil ich mich einfach nicht richtig reinfinde)
Zn^2+ und O ^2-

Ist das Zn ^2+, weil man wieß, dass Sauerstoff 2 elektronen aufnehmen will?

Naja dann eine Ionengleichung

1. Ie Zn -----> Zn^+ +1e-
Zn^+ -----> Zn^++ +1e-
___________________________________
Zn ----> Zn^2+ +2e-


Dann gibt es wieder eine gesamtreaktionsgleichung und man erzählt am Ende 2ZnO.


ALso wie gesagt, es wäre super, wenn jemand sich die arbeit machen würde, und mir das ganz genau erklärt, dass ich den Zusammenhang verstehe.
Was ich auch nicht verstehe ist die Abfolge, also zuerst E-Konfig, dann Ionengleichungen, wäre auch toll, wenn jemand mir sagen könnte, "also aufgabe ist man braucht das "richtige "ZnO" da braucht man dann dies, dafür macht man dann jenes", etc.

Hilfe ist also wirklich dringend erforderlich :/

Danke an alle die antworten!
Schokobaer ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.01.2010, 16:45   #2   Druckbare Version zeigen
Fietje Männlich
Mitglied
Beiträge: 19
AW: Elektronenkonfiguration, Planetenmodell, etc.

Moin,

ich versuch mich mal an deinem Problem, allerdings muss ich dazu sagen, dass ich derartige Aufgaben noch nicht gesehen habe.

Wie Du richtig sagst, scheint man hier die Elektronenkonfigurationen zu betrachten, um herauszufinden wann ein Atom die "gewünschte" Edelgaskonfiguration erreicht hat. Mit dieser Konfiguration ist das Kation bzw. Anion stabil und somit die Verbindung "bevorzugt".

Du musst dich allerdings ein wenig von dem Schalenmodell lösen, da wir hier Orbitale betrachten. Deine bekannten K, L, M, N, ... Schalen sind dabei in unterschiedliche Funktionen aufgeteilt, sodass z.B. die K Schale, die wie Du sicherlich weißt 2 Elektronen enthalten kann, durch das 1s-Orbital dargestellt wird. Hierzu könnte auch mal die Suche nach "Quantenzahlen" sinnvoll sein.

Es folgt also die Verteilung:
K=1s
L=2s+2p
M=3s+3p+3d
.....

Aufgrund der Symmetrie dieser Orbitalfunktionen lassen sich die Elektronen nun auf unterschiedliche (im ganz einfachen Modell entartete, energetisch gleichwertige) Zustände aufteilen:

s-Orbital: 1 Zustand (2 Elektronen unterschiedlichen Spins)
p-Orbital: 3 Zustände (3x2 Elektronen unterschiedlichen Spins)
d-Orbital: 5 Zustände (5x2 Elektronen unterschiedlichen Spins)

Es wird nun in diesen Aufgaben, sofern ich das richtig verstehe betrachtet, wann beide Atome die Edelgaskonfiguration (also den stabilen Zustand) erreicht haben und die dafür nötigen Reaktionen (Ionenreaktionen) zusammengefasst. Daraus ergibt sich dann die Stöchiometrie der Oxide.

Ich hab jetzt leider nicht mehr soviel Zeit, wenn noch offene Fragen sind, dann schreibst Du am besten diese einfach nochmal hier rein... werde heute Abend noch einmal reinschauen.

Gruß,
Fietje
Fietje ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.01.2010, 17:40   #3   Druckbare Version zeigen
Schokobaer Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 63
AW: Elektronenkonfiguration, Planetenmodell, etc.

Danke für die Antwort!

Also ich verstehe das so: Es wird das CuO gesucht, das sich bevorzugt bildet

E-Konfigurationen der beiden Stoffe aufstellen. Da z.b beim ersten Beispiel Kupfer Elektronen abgeben muss, ergibt sich aus der Konfiguration, dass es nur 1 Elektron abgibt, weil wieso sollte es sein volles d-Orbital auflösen, das widerspricht ja der Regel des Energieminimums.
Dann weiß man das Ion Cu ^+ +1e-

Bei Sauerstoff weiß man dass O2+4e- --> 2O^-2 gilt.
Und dann eben wie in der Aufgabe die beiden Ionengleichungen zusammenbringen und eine Gesamtreaktionsgleichung basteln und dann hat man das Kupfer oxid das am bevorzugtesten entsteht.
Also so verstehe ich das ich weiß nicht ob dieser gedankengang so stimmt, aber dann ist das ja praktisch nur, sich die Wertigkeit von Kupfer zu überlegen, wobei ich dann wieder etwas verwirrt bin, denn in meinem PSE steht bei Cuper die Wertigkeit 2. Ist bei solchen Aufgaben die Wertigkeit immer spezifisch, oder liegt das an dem Sonderfall der Elektronenkonfiguration dass ein elektron angehoben wird? Weil Kupfer setzt ja ein Elektron von der 4s² Schale in die 3d^9 schale.


Aber eine andere Frage hätte ich auch noch, wenn es zum Beispiel die Ionengleichung 4Cu + O2 ----> 4Cu^+ + 2O^-2 => 4Cu2O
Dann müssens ich ja die Ionen "4Cu^+ + 2O^-2" wenn sie zu "4Cu2O " ausgleichen oder? Und das ist hier 4 mal Positives Cu-Ion + 2* negatives Sauerstoff Ion, das doppelt negativ ist, also 4-4, ist das richtig?

Meine 2. Frage bezüglich Ionengleichungen ist das Ergebnis "4Cu2O" Wieso steht am Anfang die "4"?

Also ich etwas Ionen - Atome wiederholte kam ich zum beispiel auf

2Al^3+ + 3O^2- = Al2O3, und hier steht vor Al auch keine der beiden Zahlen.



Wäre super wenn du mir noch einmal helfen könntest.
Schokobaer ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.01.2010, 19:45   #4   Druckbare Version zeigen
Fietje Männlich
Mitglied
Beiträge: 19
AW: Elektronenkonfiguration, Planetenmodell, etc.

Moin,

das ist schon richtig so wie Du es siehst. Das mit der Wertigkeit von Kupfer hat mit dem vollen d-Orbital zu tun (energetisch günstiger, volle Schalen). Es existiert ja durchaus auch ein stabiles Kupfer(II)oxid (CuO). Beide Oxide bilden sich beim Erhitzen von metallischen Kupfer an der Luft ... für die Aufgabe ist allerdings sicherlich Cu2O das "bevorzugte" Oxid, ohne genaueres zu hinterfragen.

Mit den Ladungen ist das ganz einfach, du musst bei Reaktionen ja immer auf beiden Seiten die gleiche Ladungs- und die gleiche Massenbilanz haben. Es darf also nichts einfach verloren gehen, bzw. dazu kommen. Dementsprechend gleicht es sich ja auch aus:

4*Cu+ --> 4 positive Ladungen
2*O2- --> 4 negative Ladungen

--> ausgeglichene Bilanz, entstehende Verbindung trägt keine Ladung

Die 4 vor dem Cu+ ergibt sich aus der Betrachtung dieser Elektronenübertragung. Es werden für die Ionisierung von Sauerstoff 4 Elektronen benötigt. Da allerdings pro Kupferatom nur 1 Elektron abgegeben wird, müssen demnach 4 Kupferatome ionisiert werden, sodass genügend Elektronen vorhanden sind:

I: Cu --> Cu+ + e-
II: O2 + 4 e- --> 2 O2-

Am Besten schreibt man sich die Einzelreaktionen auf und vergleicht dann die Anzahl der entstehenden, bzw. benötigten Elektronen. Dann muss man hier z.B. die Reaktion I mit dem Faktor 4 multiplizieren um genügend Elektronen für die Reaktion II zu erzeugen.

Allerdings sehe ich genau aufgrund dieser Regeln die 4 vor dem Cu2O als falsch an, da sich daraus ergeben würde, dass 8 Kupferionen benötigt werden, die auf der linken Seite nicht vorhanden sind.

Bei Aluminium sieht es dann folgendermaßen aus:

I: Al --> Al3+ + 3e-
II: O2 + 4 e- --> 2 O2-

Hier wird die Gleichung I mit dem Faktor 4 multipliziert --> 12 Elektronen werden gebildet. Die Gleichung II wird mit Faktor 3 multipliziert --> 12 Elektronen werden benötigt.

Gesamtgleichung: 4Al + 3O2 --> 2Al2O3

Deine gekürzte Ionenschreibweise geht natürlich auch, man könnte aber z.B. auch mit Dezimalbrüchen arbeiten, sodass sich z.B. gekürzt durch 2 eine benötigte Stoffmenge von 1,5mol O2 zu 2 mol Al ergibt.

Ich hoffe ich hab keine Frage übersehen oder noch nicht hinreichend beantwortet, wie gesagt, einfach nachfragen wenn noch was ist.

Gruß,
Fietje
Fietje ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.01.2010, 23:28   #5   Druckbare Version zeigen
Schokobaer Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 63
AW: Elektronenkonfiguration, Planetenmodell, etc.

Also stimmt das, dass die Wertigkeit/oxidationszahl (sofern das das gleiche ist) in diesem Fall anders ist? Und die einzige Schwierigkeit ist zu wissen, wieviel elektronen, das atom abgibt.


I: Cu --> Cu+ + e- *2
II: O2 + 4 e- --> 2 O2-

I: 2Cu --> 2Cu^+ 2e-
II:O2 +4e- --> 2 O ^2-
links und rechts hebt sich dann praktisch auf, und dann kann man , wenn man linke und rechte seite als spalten sind, die jeweiligen zeilen einfach zusammenfassen?
2Cu + O2 -- > 2Cu + 2 O ^ 2 und wenn ich das dann als verbindung schreiben will, kann ich mich noch dunkel daran erinnern, dass man die Wertigkeiten oder sowas, vertauscht hat ?



I: Al --> Al3+ + 3e-
II: O2 + 4 e- --> 2 O2-

________________________________

I: 4Al --> 4Al^3+ + 12e-
II:3O2 + 12e- --> 6 O ^2-

4Al + 3O2 --> 2Al2O3 Sorry ich versteh nicht so ganz wie man auf 2Al2O3 kommt. 4 Aluminium-atome + 3 Sauerstoff atome werden zu 2 Al2O3 ?

Wäre super, wenn Sie mir dasoch erklären könnten
Schokobaer ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 24.01.2010, 03:09   #6   Druckbare Version zeigen
Fietje Männlich
Mitglied
Beiträge: 19
AW: Elektronenkonfiguration, Planetenmodell, etc.

Moin,

also, das mit der Wertigkeit bzw. Oxidationsstufe ist korrekt, Kupfer hat im Fall von Cu2O die Oxidationsstufe +I und nicht +II. Ich nehme an, dass in Deinem Periodensystem nur die am häufigsten auftretende Oxidationsstufe vermerkt ist, das heißt allerdings nicht, dass keine Anderen auftreten können.

Beim Aufstellen von Reaktionen sind wie bereits gesagt einfach 2 Dinge zu beachten:

1. Massenbilanz: links und rechts vom Reaktionspfeil muss die gleiche Anzahl von Atomen vorliegen. Es kann nichts während der Reaktion verloren gehen oder hinzukommen, was nicht vorher schon da war.

2. Ladungsbilanz: Die Summe der Ladungen muss auf beiden Seiten des Reaktionspfeils identisch sein.


Bei dem Al2O3vernachlässigst Du, dass es sich bei Sauerstoff in der Form O2 um keinen atomar vorliegenden Stoff handelt, sondern dass dieser molekular vorliegt.

In Al2O3 sind 2 Al-Atome und 3 Sauerstoff-Atome vorhanden. Will man jetzt dieses Oxid aus den Elementen herstellen, so benötigt man also ein Verhältnis von Al-Atomen zu O-Atomen von 2:3 oder eben ein Verhältnis von Al-Atomen zu Sauerstoff-Molekülen von 2:1,5.

Um diese Schreibweise zu vereinfachen (Dezimalbrüche eliminieren) wird nun einfach mit dem Faktor 2 multipliziert und man landet bei einem Verhältnis von 4:3.

Gruß,
Fietje
Fietje ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 24.01.2010, 13:16   #7   Druckbare Version zeigen
Schokobaer Männlich
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Themenersteller
Beiträge: 63
AW: Elektronenkonfiguration, Planetenmodell, etc.

4Al + 3O2 --> 2Al2O3

Achso, ok das mit der 2 versteh ich , aber der kleine 2er beim Al, wo kommt der her? Ich hab sowas gelernt, dass irgendwie die Wertigkeiten vertauscht werden, oder sowas ähnliches. Ist das korrekt?
Schokobaer ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 24.01.2010, 14:20   #8   Druckbare Version zeigen
Fietje Männlich
Mitglied
Beiträge: 19
AW: Elektronenkonfiguration, Planetenmodell, etc.

Moin,

um es ganz einfach zu sagen, du kannst (Achtung, dies gilt nur in einer vereinfachten Betrachtung) keine halben Atome binden. Du benötigst aber für ein Al3+-Ion formal 1,5 O2--Ionen. Dies ergäbe also die Verbindung AlO1,5. Um sich dieser "krummen" Stöchiometrie zu entziehen wird einfach verdoppelt, sodass nur noch natürliche Zahlen auftreten --> Al2O3

Es existieren bei allen diskutierten Beispielen auch noch eine Reihe anderer Oxide, die allerdings alle nicht die in deinen Beispielen "bevorzugten" darstellen. Unter anderem sind natürlich auch diese "krummen" Stöchiometrien möglich, diese sind dann meist mit dem Aufbau in bestimmten Gitterstrukturen zu erklären.

Gruß,
Fietje
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