Chemie Vorphysikum an der LMU München

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Was besagt die Elektronentheorie der Valenz?

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Was ist die Lewis-Schreibweise?

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Wovon hängen die chemischen Eigenschaften eines Atoms ab?

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Wie entsteht eine Ionenbindung?

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Was bedeutet der Begriff Ionenwertigkeit?

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Welche Arten von Ionen gibt es?

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Welche Eigenschaften hat eine Ionenbindung?

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Was versteht man unter Gitterenergie?

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Was versteht man unter Ionisierungsenergie?

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Warum gibt es nicht Na2+, dafür aber Mg2+?

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Warum bilden Metalle Kationen und Nichtmetalle Anionen?

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Wann liegt eine rein kovalente Bindung vor?

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Chemie Vorphysikum

Was besagt die Elektronentheorie der Valenz?
Sie besagt, dass die chemischen Eigenschaften eines Atoms von der Zahl der Valenzelektronen abhängen, da Atome bestrebt sind, die Edelgaskonfiguration zu erreichen.

Eine Konfiguration von 8 Valenzelektronen (= Edelgaskonfiguration) ist besonders stabil und energetisch günstig und wird von den Atomen durch Molekülbildung angestrebt.

Zugrunde liegt die Tatsache, dass die Edelgase mit ihrer ns2np6 Konfiguration unter normalen Bedingungen kaum reaktiv sind und somit als besonders stabil angesehen werden.

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Was ist die Lewis-Schreibweise?
Die Valenzelektronen eines Atoms werden schematisch durch Punkte dargestellt.
Kovalente Molekülbindungen werden durch Striche dargestellt.

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Wovon hängen die chemischen Eigenschaften eines Atoms ab?
von der Zahl der Außenelektronen (siehe Periodensystem)

Die Reaktionsfähigkeit der Atome beruht darauf, dass sie durch Molekülbindung mit anderen Atomen die Edelgas-Konfiguration erreichen wollen.

Chemie Vorphysikum

Wie entsteht eine Ionenbindung?
Die Ionenbindung kommt zustande, wenn Elektronen von einer Sorte auf Atome einer anderen Sorte übergehen.

Um die Edelgas-Konfiguration zu erreichen, gibt ein Atom Elektronen ab und wird zum positiv geladenen Ion.
Um ebenfalls die Edelgas-Konfiguration zu erreichen, nimmt ein anderes Atom die Elektronen auf und wird zum negativ geladenen Ion.
Die elektrostatische Anziehung hält die entgegengesetzt geladenen Ionen zusammen.

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Was bedeutet der Begriff Ionenwertigkeit?
Dies ist die Ladungszahl eines Ions, also die Zahl seiner Ladungen. Sie ist abhängig von der Zahl der Valenzatome des Ausgangsatoms (siehe Periodensystem)

Beispiel:
Cl- Ca2+ Cl-

Ca ist positiv zweiwertig, Cl negativ einwertig.

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Welche Arten von Ionen gibt es?
s2 Ionen: H-, Li+, Be2+ (erreichen Konfiguration des Heliums)
s2p6 Ionen: Na+, Mg2+, Cl-, O2-, ... (erreichen Konfiguration weiterer Edelgase)

d10 Ionen: Cu+, Zn2+, ...
Diese Atome können die Edelgas-Konfiguration nicht erreichen. Sie geben Elektronen ab, um eine vollbesetzte stabile ns2np6nd10 Außenschale zu erreichen.

d10s2-Ionen: Sn2+, Pb2+, Sb3+, ...
Vorkommen bei den schweren Elementen der 3., 4. und 5. Hauptgruppe. Auch diese Elemente erreichen durch Abgabe von Elektronen eine Außenschale mit voll besetzten Unterschalen.

Nebengruppenelemente: Cu+, Cu2+, Fe2+, Fe3+
Die äußerste Schale ist eine s-Unterschale, deren Elektronen abgegeben werden. Zusätzlich können unterschiedlich viele Elektronen aus der nächsten d10-Unterschale abgegeben werden.

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Welche Eigenschaften hat eine Ionenbindung?
  • Anordnung im Ionenkristall

Ionenverbindungen = Salze
  • Löslichkeit
  • Leitfähigkeit
  • schwerflüchtig

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Was versteht man unter Gitterenergie?
Die Gitterenergie ist die Energie, die beim Zusammenfügen positiver und negativer geladener Ionen zum Ionenkristall freigesetzt wird.

Die ist umso größer, je kleiner und höher geladen die Ionen des Kristalls sind.

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Was versteht man unter Ionisierungsenergie?
Die Ionisierungsenergie ist die Energie, die aufgewendet werden muss, um ein Elektron von einem Atom abzulösen und somit ein positiv geladenes Kation zu erhalten.

Die Ionisierungsenergie nimmt innerhalb einer Periode von links nach rechts zu und nimmt innerhalb einer Hauptgruppe mit zunehmender Ordnungszahl ab.

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Warum gibt es nicht Na2+, dafür aber Mg2+?
Natrium besitzt ein Valenzelektron. Die erste Ionisierungsenergie ist relativ gering und das Natrium erreicht als Na+ Ion die stabile Edelgaskonfiguration. Da es sich hier in dieser stabilen Konfiguration befindet, ist die zweite Ionisierungsenergie so hoch, dass sie nicht aufgewendet werden kann, um ein Na2+ Ion zu erhalten.

Bei Magnesium sind die erste und die zweite Ionisierungsenergie niedrig genug, um ein Mg2+ Ion zu erhalten. Dieses befindet sich erst dann in der Edelgaskonfiguration. Hier wäre dann die dritte Ionisierungsenergie zu hoch.

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Warum bilden Metalle Kationen und Nichtmetalle Anionen?
Metalle besitzen relativ niedrige Ionisierungsenergien und geben daher leichter Elektronen ab, sodass sie zu positiven Kationen werden.

Nichtmetalle haben relativ hohe Ionisierungsenergien, und haben daher die Tendenz, Elektronen aufzunehmen, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen.

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Wann liegt eine rein kovalente Bindung vor?
Rein kovalente Bindungen liegen nur bei Atomen des gleichen Elements vor, z.B. H2, Cl2

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