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Die Oktett-Regel Edelgase Man sollte es nicht glauben, aber es gibt Elemente, die noch edler sind als Silber und Gold - und man sieht sie nicht, riecht sie nicht und kann sie nicht schmecken. Es handelt sich um die Edelgase der VIII. Hauptgruppe des Periodensystems: Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon. Während es von Silber und Gold noch zahlreiche Verbindungen gibt - man denke nur an Silbernitrat (Nachweismittel für Chlorid) oder das Silberbromid (Photographie), existieren nur sehr wenige Edelgasverbindungen. Und immer, wenn man es als Chemiker geschafft hat, eine neue herzustellen, kommt man gleich in die Zeitung, so selten sind Edelgasverbindungen. Edelgase heißen deswegen so, weil sie keine chemischen Reaktionen eingehen. Warum sind die Edelgase nun so edel? Die Ursache muss in ihrem atomaren Aufbau zu finden sein. Was haben alle Edelgasatome gemein? Nach kurzem Überlegen finden wir eine solche Gemeinsamkeit: alle Edelgasatome haben eine voll besetzte äußere Schale (Valenzschale). Offensichtlich stellt dies einen Zustand äußerster „Zufriedenheit“ dar, weder "wollen" die Edelgasatome ein Elektron abgeben, noch wollen sie ein weiteres aufnehmen. Dieser vollbesetzte Zustand ist derart günstig und erstrebenswert, dass Atome anderer Elemente einiges tun würden, um auch in diesen vollbesetzten Edelgaszustand zu kommen. Und genau das ist die Triebkraft für jede chemische Reaktion zwischen Elementen: jedes Element versucht, Atome mit einer vollbesetzten äußere Elektronenhülle zu haben, damit diese in den Edelgaszustand kommen. Ionenbindung Schauen wir uns noch einmal das Chlor-Atom - gezeichnet nach dem Schalen- Modell - an. Das Chlor-Atom hat sieben Elektronen auf der Außenschale (man spricht auch von sieben Valenzelektronen oder sieben Außenelektronen). Es "möchte" aber gern acht Elektronen auf seiner Außenschale haben, dann hätte es nämlich die stabile Elektronenkonfiguration des Edelgases Argon. Um diese Konfiguration zu erlangen, muss ein Chlor-Atom genau ein Elektron aufnehmen und in seine Außenschale integrieren. Dass das Chlor-Atom dabei in ein einfach negativ geladenes Chlorid-Anion umgewandelt wird, sollte klar sein, denn es hat ja jetzt in der Hülle ein Elektron mehr als es Protonen im Kern hat. Betrachten wir noch einmal das Magnesium-Atom:
Muss das Mg-Atom sechs Elektronen aufnehmen, um in den erwünschten Edelgaszustand zu kommen? Das wäre aber sehr umständlich; es geht einfacher. Wenn das Mg-Atom nämlich seine beiden Außenelektronen abgibt, so entfällt die M-Schale, und die L-Schale, die ja acht Elektronen enthält, wird zur Außenschale. Und genau so geht es. Das Mg-Atom gibt seine beiden Außenelektronen ab und erhält dadurch die gewünschte Konfiguration des Edelgases Neon. Da das Mg-Atom nun zwei Elektronen weniger hat, ist ein zweifach positiv geladenes Mg-Kation Mg 2+ entstanden. Reaktionen von Metallen mit Nichtmetallen Gibt man erhitztes Magnesium in einen Standzylinder mit Chlorgas, so setzt eine heftige chemische Reaktion ein. Das Magnesium verbindet sich mit dem Chlor zu Magnesiumchlorid. Magnesiumchlorid MgCl 2 ist eine Ionenverbindung, die aus zweiwertig positiven Magnesium-Ionen und einfach negativen Chlorid-Ionen besteht. Ursache für diese chemische Reaktion ist das Streben der Atome nach einer vollbesetzten Außenschale. Die Mg-Atome geben je zwei Elektronen ab, während die Cl-Atome je ein Elektron aufnehmen. Daher werden auch doppelt so viele Chlor-Atome benötigt wie Magnesium-Atome, eine Tatsache, die weder DALTON, THOMPSON noch RU- THERFORD mit ihren Modellen erklären konnten. Die positiven Mg-Kationen und die negativen Cl-Anionen ziehen sich nun gegenseitig stark an. Die Anziehungskräfte sind so stark, dass sich ein regelmäßig zusammengesetzter MgCl 2 -Kristall ergibt. Das Kugelwolkenmodell Als erstes betrachten wir uns eine Darstellung mit dem Kugelwolkenmodell. Die wichtigsten Begriffe werden hier eingeführt.
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