Allgemeine Chemie
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Alt 04.02.2010, 00:22   #1   Druckbare Version zeigen
Manolis Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 37
Lewisformel für Sulfat

Hallo!
Habe eine kurze Frage:

Wenn ich die Anzahl der bindenden Elektronen für SO4 2- berechne komme ich 10 bindende Elektronen, also 5 "Striche" bei der Lewisformel.

Darum würde ich den Schwefel als Zentralatom wählen, wobei drei Einfachbindungen und eine Doppelbindung mit Sauerstoff existieren müssten. Dabei hätten alle einfachgebundenen O-Atome eine negative Formalladung und der Schwefel eine positive.
Stimmt das so?
In einem Buch sehe ich Sulfat nämlich mit 4 Einfachbindungen zwischen Schwefel und Sauerstoff, was meiner Meinung nach nicht stimmen kann, da dann eben die 5 errechneten Bindungspaare fehlen würden :S

Vielen Dank im Vorraus und Entschuldigung dass ich keine Formel zeichnen konnte, hab noch kein Programm

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Alt 04.02.2010, 00:27   #2   Druckbare Version zeigen
Fanatic Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.271
AW: Lewisformel für Sulfat

Moin!

Oben rechts sind die beiden gängigen Formeln abgebildet. Ich selbst würde die 2. bevorzugen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Sulfate
Fanatic ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.02.2010, 00:33   #3   Druckbare Version zeigen
Manolis Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 37
AW: Lewisformel für Sulfat

Aber was ist dann mit den errechneten bindenden Elektronenpaaren? Es wären ja nur 4 statt wie berechnet 5 EP ?
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Alt 04.02.2010, 00:55   #4   Druckbare Version zeigen
nils160988 Männlich
Mitglied
Beiträge: 67
AW: Lewisformel für Sulfat

Wie "errechnest" du denn die bindenden Elektronenpaare? Meiner Meinung nach kann man das nicht mal so eben ausrechnen...
nils160988 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.02.2010, 01:07   #5   Druckbare Version zeigen
Manolis Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 37
AW: Lewisformel für Sulfat

Zitat:
Zitat von nils160988 Beitrag anzeigen
Wie "errechnest" du denn die bindenden Elektronenpaare? Meiner Meinung nach kann man das nicht mal so eben ausrechnen...
Ich machs immer so:

(2 * Anzahl der H-Atome einer Verbindung + 8 * alle übrigen Atome)- Anzahl der Valenzelektronen = Anzahl an Bindungen beteiligter Elektronen ... dividiert durch 2 ergibt das die Anzahl der Bindungspaare.

Manolis ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.02.2010, 01:33   #6   Druckbare Version zeigen
nils160988 Männlich
Mitglied
Beiträge: 67
AW: Lewisformel für Sulfat

OK, ich weiß, was du meinst. Weißt du auch, wie diese "Formel" zustanden kommt, und für welche Stoffe die gilt?

Wenn du das unbedingt so machen willst, musst du berücksichtigen, dass Sulfat ein Dianion ist (also dass es zweifach negativ geladen ist), das heißt, es gibt zwei zusätzliche Elektronen, die nicht Teil einer Bindung sind. Und dann kommst du von deinen 10 bindenden Elektronen auf 8.

Ich kann dir trotzdem nur die Empfehlung geben, dass du am besten gar nicht erst mit solchen "Formeln" anfängst. Chemie lernt man damit nicht, der Anwendungsbereich ist sehr stark begrenzt usw...
nils160988 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.02.2010, 01:37   #7   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.886
AW: Lewisformel für Sulfat

Zitat:
Zitat von Manolis Beitrag anzeigen
[COLOR=Black]
Wenn ich die Anzahl der bindenden Elektronen für SO4 2- berechne komme ich 10 bindende Elektronen, also 5 "Striche" bei der Lewisformel.
genau hier liegt dein problem: die klassisch-schulmaessige formulierung mit zwei doppelbindungen + 2 einfachbindungen am schwefel.

dies wurde frueher mit zuhilfenahme von d-orbitalen (-hybriden) erklaert, was jedoch inzwischen ebenfalls ad acta gelegt wurde.

nach herrschender meinung ist der schwefel im sulfat zweifach positiv geladen und hat vier einfachbindungen zu jeweils einfach negativ geladenen sauerstoff-atomen.

gruss

ingo
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Alt 04.02.2010, 01:42   #8   Druckbare Version zeigen
Manolis Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 37
AW: Lewisformel für Sulfat

Hab mich auch schon gewundert über diese "Formel" da sie bei vielen Aufgaben zu x 1/2 Bindungen führte...Und das obwohl sie in einem angeblich guten Buch steht :S

Woher kommt denn die Formel genau?
Wenn ich nun bei Anionen die Negativladungen mit in die Formel einrechne, würde sie dann allgemeingültig sein?

Und wie kommt man den sonst auf die Anzahl von bindenden Elektronen bzw. auf die Bindungsordnung?

Danke dir schonmal
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Alt 04.02.2010, 01:50   #9   Druckbare Version zeigen
Manolis Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 37
AW: Lewisformel für Sulfat

@ Ingo:

Die Erklärung mit den d-Orbitalen hab ich auch schon gelesen, fand sie aber sehr merkwürdig da die 3d Orbitale doch erst nach den 4s Orbitalen, sprich erst ab Scandium besetzt werden ?!

Was würdest du/würdet ihr empfehlen, wenn man nun eine Aufgabe hat, in der man die Lewisformel für derartige Anionen erstellen muss, ohne sie auswendig zu können?

Ich bin kein Auswendiglerner, ich möchte lieber verstehen
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Alt 04.02.2010, 02:20   #10   Druckbare Version zeigen
nils160988 Männlich
Mitglied
Beiträge: 67
AW: Lewisformel für Sulfat

Das mit dem Verstehen Wollen ist ja schonmal gut :-)

Die Formel kommt von den "normalen" organischen Verbindungen nehme ich mal an, hab das so konkret noch nie gehört zuvor. Wenn du dann von Hauptgruppenelementen annimmst, dass sie eine Edelgaskonfiguration einnehmen (8 Valenzelektronen) und dann die eigentlichen Valenzelektronen abziehst, bekommst du die Elektronen raus, die irgendwo in einer Bindung stecken müssen.

Probleme dabei: Was ist mit ionischen Verbindungen? Da passt es schonmal nicht.
Alles mit Nebengruppenelementen dürfte auch schwierig werden. Aber wie gesagt, gehen wir da nicht weiter drauf ein.

Also, wie bekommst du dann deine Formel. Schreib zuerst die Atome hin, durch ne Einfachbindung aneinander gebunden. Irgendwie müssen sie gebunden sein, also fängst du mit ner Einfachbindung an. Dann wird ziemlich schnell klar, dass der Schwefel in der Mitte sein muss und die 4 Sauerstoff-Atome drum herum. Dann guckst du, wie viele Elektronen du noch verteilen musst insgesamt, um auf die Ladung zu kommen (-2). Dann gibt es mehrere Möglichkeiten. Entweder, du formulierst zwei Doppelbindungen zwischen Schwefel und zwei O-Atomen und lässt die zwei anderen O-Atome die Ladung tragen (das wäre Variante 1 bei Wikipedia).
Die andere Möglichkeit ist, alle Elektronen auf die Sauerstoffe zu verteilen, dann hast du keine Doppelbindungen, aber jeweils eine negative Ladung am Sauerstoff und zwei positive am Schwefel (2 bei Wikipedia)

Welche Formel nun "richtig" ist, kann nicht beantwortet werden. Mit beiden Lewis-Formeln kann man nicht ganz zufrieden sein, es ist aber ja auch nur ein Modell, jeder sollte für sich das wählen, mit dem er besser klar kommt (bzw. was der jeweilige Dozent vorschreibt...).

Die ältere Schreibweise mit den Doppelbindungen (Oktett am Schwefel ist überschritten!) wurde durch die Beteiligung von d-Orbitalen begründet. Diese liegen jedoch in der Tat energetisch sehr hoch, sodass eine nennenswerte Beteiligung an der Bindung nicht nahe liegt. Man beachte die Mesomerie, d.h. die Doppelbindungen und auch die Ladungen sind auf alle 4 Sauerstoffe gleich verteilt!

In der seit einigen Jahren diskutierten Schreibweise ohne Doppelbindungen besteht das Problem der Oktettaufweitung nicht. Andererseits sehen die Bindungen alle wie Einfachbindungen aus, was nicht der Realität entspricht (der S-O-Abstand im Sulfat liegt ziemlich genau zwischen einer S=O-Doppelbindung und einer Einfachbindung).

Weitergehender erklären kann man die Bindung mit der MO-Theorie. Diese löst das "Dilemma" auf (es ist in der Tat eine 1.5-fach Bindung und alle Sauerstoff-Atome sind äquivalent), verliert aber dann etwas an Anschauung, sodass man nicht mehr so ein einfaches Bild zeichnen kann. Deshalb, solange man weiß, was genau mit diesen Lewis-Formeln gemeint ist, kann man sie zeichnen, wie man will.
nils160988 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.02.2010, 02:46   #11   Druckbare Version zeigen
Manolis Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 37
AW: Lewisformel für Sulfat

@ nils160988:
Ich fasse mal zusammen um zu sehen ob ich alles richtig verstanden habe:

Also man hat die Bindungslänge bereits experimentell messen können und festgestellt, dass sie ein "Zwischending" von Einfach- und Doppelbindung ist? Heißt das, die Elektronen bewegen sich in der Realität vermutlich zwischen den vier Bindungen extremst schnell hin und her?

Nocheinmal zu der Formel:

Wäre sie nicht allgemein richtig, wenn man bei Anionen die Menge an Negativladungen noch von den Valenzelektronen abziehen würde? Ich hab das jetzt bei vielen Aufgaben gemacht und immer das richtige Ergebnis bekommen, wobei ich sagen muss, dass es allesamt keine Verbdg. von höherer Komplexität waren...
Manolis ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.02.2010, 03:00   #12   Druckbare Version zeigen
nils160988 Männlich
Mitglied
Beiträge: 67
AW: Lewisformel für Sulfat

Bindungslängen kann man ohne Probleme ziemlich genau messen. Beispiel Schwefelsäure: 142 pm für die Doppelbindung gegenüber 157 pm für die Einfachbindung.
Und im Sulfat sinds 149 pm.

Ja, so ungefähr kann man sich das vorstellen. Elektronen kann man ja nicht unterscheiden, es gibt nur Elektronendichte und diese ist eben über alle Bindungen verteilt. Die Vorstellung von Elektronen als kleine Kugeln musst du aufgeben.

Für einfache Fälle sollte die Formel stimmen, wenn du die Ladungen noch berücksichtigst und dann eben noch Elektronen abziehst oder dazuaddierst, je nach Ladung eben. Für ionische Bindungen passt es dann nicht und sobald Übergangsmetalle auftauchen. Radikale gehen auch nicht. Dann fällt mir noch sowas ein wie z.B. XeF2, I3- usw...
nils160988 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.02.2010, 03:00   #13   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.886
AW: Lewisformel für Sulfat

Zitat:
Zitat von nils160988 Beitrag anzeigen

In der seit einigen Jahren diskutierten Schreibweise ohne Doppelbindungen besteht das Problem der Oktettaufweitung nicht. Andererseits sehen die Bindungen alle wie Einfachbindungen aus, was nicht der Realität entspricht (der S-O-Abstand im Sulfat liegt ziemlich genau zwischen einer S=O-Doppelbindung und einer Einfachbindung).
ich hab damit eher weniger probleme: das ist dann halt zusaetzlich zu den "klassischen" in elektronenpaaren lokalisierten bindungen eben eine (den abstand natuerlich weiter verkuerzende) delokalisierte ionenbindungsartige situation, also aehnlich wie im NaCl-kristall bei dem ich ja nun auch net anfange darueber zu gruebeln mit welchen orbitalen / bindungselektronen das natrium denn da seine bindungen zu gleich sechs chlors macht...

aber welches modell auch immer: die chemie lebt halt in vielen modellen mit jeweils begrenzter erklaerungskompetenz, und sie sind alle lediglich versuche die eine wahrheit richtig und trotzdem menschengerecht zu beschreiben.

gruss

ingo
magician4 ist gerade online   Mit Zitat antworten
Alt 04.02.2010, 03:11   #14   Druckbare Version zeigen
Manolis Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 37
AW: Lewisformel für Sulfat

Zitat:
Zitat von nils160988 Beitrag anzeigen
Bindungslängen kann man ohne Probleme ziemlich genau messen. Beispiel Schwefelsäure: 142 pm für die Doppelbindung gegenüber 157 pm für die Einfachbindung.
Und im Sulfat sinds 149 pm.

Ja, so ungefähr kann man sich das vorstellen. Elektronen kann man ja nicht unterscheiden, es gibt nur Elektronendichte und diese ist eben über alle Bindungen verteilt. Die Vorstellung von Elektronen als kleine Kugeln musst du aufgeben.

Für einfache Fälle sollte die Formel stimmen, wenn du die Ladungen noch berücksichtigst und dann eben noch Elektronen abziehst oder dazuaddierst, je nach Ladung eben. Für ionische Bindungen passt es dann nicht und sobald Übergangsmetalle auftauchen. Radikale gehen auch nicht. Dann fällt mir noch sowas ein wie z.B. XeF2, I3- usw...
Krass Wie misst man Abstände im Pikometerbereich?? Oder errechnet man sowas eher?

Als was muss ich sie mir denn dann vorstellen?

Was wäre bei XeF2 unpassend? 24-22= 2 bindende Elektronen?

Sorry für die vielen Fragen, aber sobald ich eine beantwortet habe kommt schon die nächste auf
Manolis ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.02.2010, 03:27   #15   Druckbare Version zeigen
nils160988 Männlich
Mitglied
Beiträge: 67
AW: Lewisformel für Sulfat

Zitat:
Krass Wie misst man Abstände im Pikometerbereich?? Oder errechnet man sowas eher?
Man macht zum Beispiel eine Einkristall-Röntgenstrukturanalyse (Wikipedia hilft bestimmt ;-) )
Errechnen ist ja auch so eine Sache, die Rechnung ist nur so gut, wie das Modell ist, nach dem gerechnet wird. Exakt kann man es nicht berechnen.

Zitat:
Als was muss ich sie mir denn dann vorstellen?
Als im Raum verteilte Welle... Stichwort Welle-Teilchen-Dualismus.

Zitat:
Was wäre bei XeF2 unpassend? 24-22= 2 bindende Elektronen?
Dann versuch jetzt mal im Bild einer Lewis-Formel 3 Atome mit nur einer Bindung (=2 Elektronen) zusammenzubasteln...


@magician4: Welches Modell man letztlich nutzt, ist eher ne philosophische Frage^^ Wichtig ist eben, dass man die Modelle nicht durcheinander bringt und immer weiß, innerhalb welchem Modell man sich bewegt.
nils160988 ist offline   Mit Zitat antworten
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