Wertigkeit

Was ist Wertigkeit?

Die Valenz ist das Maß für die Kombinationsfähigkeit von Atomen oder Molekülen. Sie ist also die Fähigkeit eines Atoms eines einzelnen Elements, mit einer bestimmten Anzahl von Atomen eines anderen Elements zu reagieren und sich mit ihnen zu verbinden.

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Das Konzept der Wertigkeit erklärt

Elektronen in einem Atom sind in verschiedenen Orbitalen (Schalen) angeordnet, die als K, L, M, N, und so weiter. Die Elektronen in der äußersten Schale/dem äußersten Orbit eines Atoms werden Valenzelektronen genannt. Die Valenzelektronen sind an jeder chemischen Reaktion beteiligt, da die äußerste Umlaufbahn in der Regel mehr Energie enthält als die Elektronen in den anderen Umlaufbahnen.

Nach dem Bohr-Bury-Schema hat die äußerste Umlaufbahn eines Atoms maximal 8 Elektronen. Ist die äußerste Umlaufbahn jedoch vollständig gefüllt, so ist in dem betreffenden Element nur eine sehr geringe oder gar keine chemische Aktivität zu beobachten. Ihre Bindungskapazität ist dann vernachlässigbar oder gleich Null.

Verstehe hier das Konzept der subatomaren Teilchen im Detail.

Deshalb sind Edelgase am wenigsten reaktiv, weil ihre äußerste Umlaufbahn vollständig gefüllt ist. Die Reaktivität anderer Elemente hängt jedoch von ihrer Fähigkeit ab, die Edelgaskonfiguration zu erreichen. Sie hilft auch bei der Bestimmung der Wertigkeit eines Atoms.

Erreichen eines vollständigen Oktetts

Wenn die äußerste Schale eines Atoms insgesamt 8 Elektronen hat, dann sagt man, dass das Atom ein vollständiges Oktett erreicht hat. Um ein vollständiges Oktett zu erhalten, muss ein Atom eine bestimmte Anzahl von Elektronen aus seiner äußersten Schale gewinnen, verlieren oder teilen. Daher ist die Kapazität eines Atoms die Gesamtzahl der Elektronen, die gewonnen, verloren oder geteilt werden, um seine Oktettanordnung im äußersten Atom zu vervollständigen. Diese Kapazität eines Atoms bestimmt auch die Wertigkeit eines Atoms.

Wasserstoff hat zum Beispiel 1 Elektron in seiner äußersten Umlaufbahn, so dass er 1 Elektron verlieren muss, um Stabilität oder ein Oktett zu erreichen. Die Wertigkeit von Wasserstoff ist also 1. Ähnlich hat Magnesium 2 Elektronen in seiner äußersten Umlaufbahn, die es verlieren muss, um ein Oktett zu erreichen und Stabilität zu erhalten. Daher ist die Wertigkeit von Magnesium 2.

Die Stabilität wird auch durch die Fähigkeit der Atome bestimmt, Elektronen zu gewinnen. Fluor zum Beispiel hat 7 Elektronen in seiner äußersten Umlaufbahn. Es ist schwierig, 7 Elektronen zu verlieren, aber es ist leicht, ein Elektron zu gewinnen. Daher wird es ein Elektron gewinnen, um ein Oktett zu erhalten, so dass die Wertigkeit von Fluor 1 ist.

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Beispiele für die Wertigkeit

Wertigkeit von Natrium

Die Ordnungszahl von Natrium ist 11 (Z=11). Die Elektronenkonfiguration von Natrium kann als 2, 8, 1 geschrieben werden. 2, 8, 1 Elektronen sind jeweils in den Schalen K, L, M verteilt. Daher ist das Valenzelektron in Natrium 1 und es muss 1 Elektron aus dem äußersten Orbit verlieren, um das Oktett zu erreichen. Daher ist die Wertigkeit von Natrium 1.

(Quelle: examfear)

Wertigkeit von Chlor

Die Ordnungszahl von Chlor ist 17 (Z=17). Die Elektronenkonfiguration von Chlor kann als 2, 8, 7 geschrieben werden. 2, 8, 7 Elektronen sind jeweils in den Schalen K, L, M verteilt. Das Valenzelektron des Chlors ist also 7 und es muss 1 Elektron aus dem äußersten Orbit aufnehmen, um das Oktett zu erreichen. Daher ist die Wertigkeit von Chlor 1.

(Quelle: examfear)

Beispiele für die Wertigkeit anhand der chemischen Formel

Ammoniak (NH3)

Wie wir wissen, ist die Wertigkeit die Fähigkeit eines Atoms, sich mit einer bestimmten Anzahl von Atomen eines anderen Elements zu verbinden. Im Fall von Ammoniak verbindet sich ein Stickstoffatom mit 3 Wasserstoffatomen. Die Ordnungszahl des Wasserstoffs ist 7. Die Elektronenkonfiguration ist 2, 5. 2, 5 Elektronen sind in den Orbits K, L verteilt. Daher muss ein Stickstoffatom 3 Elektronen in seinem äußersten Orbit gewinnen, um das Oktett zu vervollständigen.

Im Fall von NH3 verbindet sich das Stickstoffatom mit 3 Wasserstoffatomen. Daher ist seine Wertigkeit 3. Die Wasserstoffatome in Ammoniak verbinden sich jedoch mit einem Stickstoffatom. Daher ist die Wertigkeit des Wasserstoffs eins. Auf diese Weise werden chemische Formeln von Verbindungen durch Vertauschen der Wertigkeiten gebildet.

Verwendung der Wertigkeit

• Sie hilft bei der Bestimmung einer chemischen Formel.
• Sie hilft zu bestimmen, wie viele Atome eines Elements sich mit einem anderen Element verbinden, um eine chemische Formel zu bilden.

Methoden zur Bestimmung der Wertigkeit

Die Wertigkeit der gleichen Gruppe des Elements im Periodensystem ist die gleiche. Betrachtet man die Gruppe 8 im Periodensystem, so haben alle Elemente der Gruppe 8 eine vollständig gefüllte äußerste Umlaufbahn und eine Oktett-Anordnung erreicht. Die Elemente der Gruppe 8 haben also eine Wertigkeit von Null. Die Wertigkeit eines Elements kann hauptsächlich durch 3 verschiedene Methoden bestimmt werden:

1) Die Oktett-Regel

Wenn wir das Periodensystem nicht zur Bestimmung der Wertigkeit verwenden können, wird die Oktett-Regel angewendet. Diese Regel besagt, dass die Atome eines Elements oder einer Chemikalie die Tendenz haben, 8 Elektronen in ihrer äußersten Umlaufbahn zu erhalten, indem sie entweder Elektronen gewinnen oder verlieren, egal in welcher Form der Verbindung sie vorhanden sind. Ein Atom kann maximal 8 Elektronen in seinem äußersten Orbit haben. Das Vorhandensein von 8 Elektronen in der äußersten Schale zeigt die Stabilität eines Atoms an.

Ein Atom neigt dazu, Elektronen zu verlieren, wenn es ein bis vier Elektronen in seiner äußersten Umlaufbahn hat. Wenn ein Atom diese freien Elektronen abgibt, hat es eine positive Wertigkeit. Ein Atom gewinnt Elektronen, wenn es vier bis sieben Elektronen in seiner äußersten Umlaufbahn hat. In solchen Fällen ist es einfacher, ein Elektron aufzunehmen, als es abzugeben. Daher bestimmen wir die Wertigkeit, indem wir die Anzahl der Elektronen von 8 subtrahieren. Alle Edelgase haben 8 Elektronen in ihrer äußersten Umlaufbahn, außer Helium. Helium hat 2 Elektronen in seiner äußersten Umlaufbahn.

Lesen Sie, wie die Elektronen in den verschiedenen Umlaufbahnen verteilt sind

2) Mit Hilfe des Periodensystems

Bei dieser Methode wird die Wertigkeit mit Hilfe des Periodensystems berechnet. Zum Beispiel haben alle Metalle (Wasserstoff, Lithium, Natrium usw.), die in Spalte 1 stehen, die Wertigkeit +1. In ähnlicher Weise haben alle Elemente in Spalte 17 die Wertigkeit -1, wie z. B. Fluor, Chlor und so weiter. Alle Edelgase sind in Spalte 18 angeordnet. Diese Elemente sind inert und haben die Wertigkeit 0.

Es gibt jedoch eine Ausnahme von dieser Methode der Wertigkeitsbestimmung. Bestimmte Elemente wie Kupfer, Eisen und Gold haben mehrere aktive Schalen. Diese Ausnahme wird in der Regel bei den Übergangsmetallen der Spalten 3 bis 10 beobachtet. Sie wird auch bei den schwereren Elementen der Spalten 11 bis 14, den Lanthaniden (57-71) und den Aktiniden (89-103) beobachtet.

3) Auf der Grundlage der chemischen Formeln

Diese Methode basiert auf der Oktettregel. Die Wertigkeiten vieler Übergangselemente oder Radikale können in einer bestimmten Verbindung bestimmt werden, indem man beobachtet, wie sie sich chemisch mit Elementen bekannter Wertigkeit verbinden. In diesem Fall wird die Oktettregel befolgt, bei der die Elemente und Radikale sich verbinden und versuchen, acht Elektronen in der äußersten Schale zu erhalten, um stabil zu werden.

Betrachten wir zum Beispiel die Verbindung NaCl. Wir wissen, dass die Wertigkeit von Natrium (Na) +1 und die von Chlor (Cl) -1 ist. Sowohl Natrium als auch Chlor müssen jeweils ein Elektron gewinnen bzw. verlieren, um eine stabile äußerste Umlaufbahn zu erreichen. Daher gibt Natrium ein Elektron ab und Chlor nimmt das gleiche Elektron auf. Auf diese Weise wird die Wertigkeit bestimmt. Es ist auch das klassische Beispiel für eine Ionenreaktion.

Lerne hier das Thomsonsche Atommodell im Detail kennen.

Unterschied zwischen Wertigkeit und Oxidationszahl

Die Kombinationsfähigkeit eines Atoms wird als Wertigkeit bezeichnet. Sie ist also die Anzahl der Valenzelektronen, die ein Atom aus seiner äußersten Umlaufbahn gewinnen oder verlieren kann. Die Oxidationszahl ist die Ladung, die ein Atom tragen kann.

Zum Beispiel hat Stickstoff die Wertigkeit 3, aber seine Oxidationszahl kann von -3 bis +5 reichen. Die Oxidationszahl ist eine angenommene Ladung eines bestimmten Atoms in einem Molekül oder Ion. Sie hilft bei der Bestimmung der Fähigkeit eines Atoms, innerhalb einer bestimmten Spezies Elektronen zu gewinnen oder zu verlieren.

Die Wertigkeit der ersten 20 Elemente

Element	Symbol	Atomzahl	Wertigkeit
Wasserstoff	H	1	1
Helium	He	2	0
Lithium	Li	3	1
Beryllium	Be	4	2
Bor	B	5	3
Kohlenstoff	C	6	4
Stickstoff	N	7	3
Sauerstoff	O	8	2
Fluor	F	9	1
Neon	Ne	10	0
Natrium	Na	11	1
Magnesium	Mg	12	2
Aluminium	Al	13	3
Silizium	Si	14	4
Phosphor	P	15	3
Schwefel	S	16	2
Chlor	Cl	17	1
Argon	Ar	18	0
Kalium	K	19	1
Calcium	Ca	20	2

Lernen Sie das Konzept der Isotope und Isobare kennen.

Eine gelöste Frage für dich

Q: Bestimme die Wertigkeiten von Neon, Phosphor, Schwefel.

Antwort: Neon=0, Phosphor= 3, Schwefel= 2. Erläuterung:

• Atomzahl von Neon=10
  Elektronische Konfiguration von Neon= 2, 8
  Daher ist die Wertigkeit =0 (Es ist bereits in seiner Oktat-Anordnung oder im stabilen Zustand)
• Atomzahl von Phosphor =15
  Elektronische Konfiguration von Phosphor= 2, 8, 5
  Deshalb ist die Wertigkeit= 8-5=3
• Atomzahl von Schwefel =16
  Elektronische Konfiguration von Schwefel = 2, 8, 6
  Deshalb ist die Wertigkeit= 8-6=2