Benutzer:Cloehner/Salze/Vom Atom zum Ion

Ihr habt die Halogene bereits als sehr reaktionsfreudige Elementfamilie kennengelernt. Mithilfe deines Wissens zum Bohr'schen Atommodell kannst du nun auch erklären, warum die Halogene so heftig reagieren.

Die Reaktion von Aluminium mit Chlor

Aufgabe 1

Betrachtet das folgende Video zur Bildung von Aluminiumchlorid aus Aluminium und Chlor. Formuliert ein Versuchsprotokoll, in welchem ihr kurz und knapp die Durchführung, die Beobachtungen und die Auswertung in Form einer Reaktionsgleichung festhaltet.

Worin unterscheiden sich die Bestandteile des Aluminiumchlorids von den Atomen des Aluminiums und des Chlors?

Offensichtlich bildet sich aus Aluminium und Chlor in einer exothermen Reaktion ein neuer Stoff, das Aluminiumchlorid. Aluminiumchlorid ist ein Salz, das völlig andere Eigenschaften aufweist als die Edukte Aluminium und Chlor. Die veränderten Eigenschaften des Produktes lassen dich durch Veränderungen im Aufbau der Aluminium- und Chloratome, die unten abgebiledet sind, erklären.

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  Aluminiumatom

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  Chloratom

Vorüberlegung: Die Reaktion von Natrium mit Chlor

Auch Natrium und Chlor reagieren in einer exothermen Reaktion zu Nariumchlorid, welches wir unter dem Namen „Kochsalz” kennen. Wir betrachten noch einmal ein Natrium- und ein Chlor-Atom im Vergleich:

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  Natriumatom

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  Chloratom

Bei exothermen chemischen Reaktionen entstehen häufig aus reaktiven, instabilen Teilchen neue Teilchen, die weniger reaktiv und deshalb stabiler sind. Wie könnten die stabileren „Verwandten” der Natrium- und der Chloratome aussehen?

Aufgabe 2

Füllt die Lücken!

Die Elementfamilie des Periodensystems, deren Elemente die stabilsten, reaktionsträgsten Atome haben, ist die Familie der Edelgase(). Diese Stoffe stehen in der 8.|achten() Hauptgruppe des Periodensystems. Das besondere an den Atomen dieser Hauptgruppe ist, dass sie alle eine voll besetzte|volle() Außenschale haben.

Aufgabe 3

Zieht die Karten auf den richtigen Platz. Übertragt den vollständigen Merktext in eure Unterlagen.

Damit das Natrium-Atom die besonders stabile Elektronenverteilung eines Edelgases erreicht, muss es ein Elektron abgeben. Dies kann jedoch nur passieren, wenn es einen Reaktionspartner gibt, der das abgegebene Elektron aufnimmt. Bei der Bildung von Natriumchlorid übernehmen diese Rolle die Chlor-Atome. Auch für die Atome des Chlors ist diese Elektronenübertragung vorteilhaft, da auch diese durch die Aufnahme eines Elektrons mit acht Valenzelektronen eine voll besetzte Außenschale bekommen. Dadurch, dass sich die Anzahl der Elektronen verändert während die Anzahl der Protonen gleich bleibt, entstehen bei dieser Reaktion geladene Teilchen, die in der Chemie als Ionen bezeichnet werden.

Aufgabe 4

Fertigt in euren Unterlagen unter dem Merktext ein Reaktionsschema mit den Schalenmodellen der beteiligten Atome und Ionen an, in dem die beschriebenen Veränderungen im Aufbau der Teilchen deutlich werden.

Die Animation zeigt, was während der Reaktion mit den Atomen passiert. Am Anfang des Videos seht ihr die Darstellung der Edukte, am Ende die der Produkte.

Elektronenübertragungen bei der Bildung von Aluminiumchlorid

Aufgabe 5

Übertragt das Prinzip der Elektronenübertragung auf die Reaktion von Aluminium und Chlor. Fertigt auch hierzu ein Reaktionsschnema wie in der letzten Aufgabe an.

Jedes Elektron, das von einem Aluminiumatom abgegeben wird, muss von einem anderen Teilchen aufgenommen werden.

Jedes Atom nimmt nur solange Elektronen auf (bzw. gibt Elektronen ab), bis zum ersten Mal die Edelgaskonfiguration (Elektronenverteilung eines Edelgases) erreicht wird.

Die Summenformel von Aluminiumchlorid ist $AlCl_3$.

Genauere Betrachtung der gebildeten Ionen

Dadurch, dass sich bei der Elektronenübertragung die Elektronenanzahl verändert, während die Anzahl der Protonen gleich bleibt, enstehen aus ungeladenen Atomen geladene Ionen.

Merke

Positiv geladene Ionen werden als Kationen bezeichnet.

Negativ geladene Ionen werden als Anionen bezeichnet.

Aufgabe 6

Betrachtet die Ionen, die ihr bei den vorherigen Aufgaben gezeichnet habt. Notiert jeweils die Anzahl der Protonen und die der Elektronen. Wie ist die Ladung der einzelnen Ionen? Handelt es sich um Kationen oder Anionen?

Vergleicht jeweils die Anzahlen von Protonen und Elektronen.

Ein Ion, dass zwei Elektronen mehr hat als Protonen, hat die Ladung -2. Warum ist das so?

Für Schnelle: Weitere Ionenverbindungen

Natriumchlorid und Aluminiumchlorid sind nur zwei Beispiele für die zahlreichen Ionenverbindungen.

Aufgabe 7

Bearbeitet Aufgabe A4 auf Seite 213 im Chemie-Buch (elemente chemie 1, 2012).