Warum schreiben wir F- für ein Ion, aber F2 für das Element? Wo geht die 2 hin?

Frager: Jehuda, 18 Jahre alt

Antworten

Lieber Juda,

Aus chemischer Sicht dreht sich die ganze Frage, welche Strukturen gebildet werden können, eigentlich um die Frage: “Welche elektronische Konfiguration hat dieses Atom?” Letzteres ist im Grunde genommen, wie viele Elektronen vorhanden sind und in welchen Orbitalen sie vorhanden sind.

Ich vermute, Sie haben im Chemie- oder Naturwissenschaftsunterricht gehört, dass sich die Elektronen eines Atoms in verschiedenen Elektronenhüllen befinden. Diese Elektronenhüllen haben alle einen Namen. Da gibt es zum Beispiel die K-Schale, die L-Schale, die M-Schale…

Jede dieser Schalen ist weiter in Orbitale unterteilt. Für die einfache K-Schale hat sie nur 1 Orbital. Dies wird als s-Orbital oder 1s bezeichnet. Die L-Schale hingegen hat zwei Arten von Orbitalen, nämlich das s-Orbital (2s) und das p-Orbital (auch 2p genannt). Die Zahlen beziehen sich daher auf die Schale. Also eins steht für die K-Schale, zwei für die L-Schale, 3 für die M-Schale…

Jedes dieser Orbitale kann eine maximale Anzahl von Elektronen aufnehmen. Beispielsweise enthält das s-Orbital maximal 2 Elektronen und das p-Orbital maximal 6 Elektronen.

In einem Atom einer bestimmten Art ist die Gesamtladung der Elektronen gleich der Kernladung. Für F ist diese Kernladung +9, also gibt es auch 9 Elektronen mit jeweils einer negativen Ladung. Sie können dann die Elektronenkonfiguration von F als 1s2, 2s2, 2p5 schreiben. Wie gesagt, das p-Orbital kann maximal 6 Elektronen aufnehmen, aber es sagt ‘2p5’, also enthält es nur 5 Elektronen. Anscheinend ist im 2p-Orbital noch Platz für ein Elektron.

Dann sollten Sie wissen, dass eine äußere Schale mit 8 Elektronen extrem stabil ist (die sogenannte Oktettregel). Folglich streben Atome danach, 8 Elektronen in ihrer äußeren Hülle zu haben. Fluor (F) ist also eins zu kurz! Das kann auf zwei Arten ergänzt werden: zuerst durch Einfangen eines Elektrons und dann hat er 8 in der Außenhülle. Mit den zwei Elektronen in der K-Schale ist die Gesamtzahl der Elektronen jetzt gleich 10 und mit einer Kernladung von +9 ist das Teilchen, das Sie jetzt erhalten, ein F-Atom mit 10 Elektronen, also einer Ladung von -1, daher das Ion F.

Zweitens kann dies dadurch realisiert werden, dass sich zwei F-Atome das 9. Elektron teilen und somit zusammen jeweils 8 Elektronen in ihrer äußeren Hülle haben. Dies wird als Bildung einer chemischen (kovalenten) Bindung bezeichnet. Auf diese Weise erhält man zwei F-Atome, die fest miteinander verbunden sind und somit ein Teilchen aus zwei F-Atomen bilden, also F2 . Das ist dann ein Molekül (aus Atomen zusammengesetztes Teilchen), das nur F-Atome enthält und isoliert werden kann. Dann sagt man, das sei die elementare Form von F, also das Element F. Das liegt daran, dass einzelne Atome F viel zu reaktiv sind und daher nicht natürlich vorkommen. Das kann also in Paaren von F-Atomen geschehen, also wieder F2 🙂

Ich hoffe, das verdeutlicht etwas, es zeigt, woher alles kommt.

Grüße

Beantwortet von

Professor Doktor. Dirk Vanderzande

Universität Hasselt
Campusgebäude der Agoralaan-Universität D BE-3590 Diepenbeek
http://www.uhasselt.be/

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