Aufstellen von Reaktionsschemata bis zur Ionenformelschreibweise

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Das Aufstellen von Reaktionsschemata
bis zur Ionenformelschreibweise
Unterrichtsreihe:
Salze (1)
Seite im Hefter: .......
Datum: ……………
Dir müssen die Bedeutungen von folgenden Begriffen klar sein:
o
Synthese
o
Edukt, Reaktionsprodukt
o
o
o
o
o
Atom
Element
Verbindung
Molekül, molekulare Elemente
Reaktionsschema,
Reaktionsschemata (= Plural)
o
o
o
o
o
Hauptgruppen des PSE, Metalle,
Nichtmetalle
Wertigkeit eines Elementes
Protonen
Elektronen
Valenzelektronen
o
Wortreaktionsschema
o
Edelgaskonfiguration
o
Reaktionsschema in
Symbolformelschreibweise
o
Gesetz von der Erhaltung der
Masse
o
exotherm, endotherm
Hake die Begriffe ab, von denen du sicher bist, dass du sie erklären kannst. Wenn du dir unsicher
bist, dann lies im Buch nach, benutze deinen Hefter oder die Karteikarten.
Gehe in folgender Reihenfolge vor:
1. Überlege, welche Stoffe bei der Reaktion bekannt sind. Sind es
Edukte (Ausgangsstoffe) oder Reaktionsprodukte
Beispiele:
a) Es soll Aluminiumoxid synthetisiert (hergestellt) werden.
In diesem Fall ist das Reaktionsprodukt bekannt (rechte Seite des
Reaktionsschemas) und du musst schlussfolgern, dass man für die Synthese dieses
Stoffes die Elemente Aluminium und Sauerstoff braucht (Oxide sind Verbindungen,
die durch eine Reaktion mit Sauerstoff entstanden sind).
b) Aluminium reagiert mit Sauerstoff.
In diesem Fall sind die Edukte bekannt, jedoch nicht das Reaktionsprodukt. Zum
Aufstellen des Reaktionsschemas musst du wissen, das das Reaktionsprodukt bei
einer Oxidation (Reaktion mit Sauerstoff) mit allgemeinem Namen Oxid heißt. Also
muss Aluminiumoxid entstehen.
2. Stelle das Reaktionsschema in Worten auf
Aluminium + Sauerstoff Aluminiumoxid / exotherm
1

Bei der Entscheidung, ob eine Reaktion in ihrer Bilanz (Aktivierungsenergie / frei werdende
Energie) exotherm oder endotherm ist, hilft dir in der Regel das Beobachten während der
Reaktion (Licht Wärme Explosion). In diesem Fall brauchst du das nicht, denn Oxidationen
sind – bis auf Spezialfälle – immer exotherm.
3. Schreibe nun die Symbole unter die Namen
Aluminium + Sauerstoff Aluminiumoxid / exotherm
Al + O Al O / exotherm
Da Aluminiumoxid eine Verbindung ist, werden die Symbole hintereinander geschrieben,
schließlich sind die Teilchen ja aneinander gebunden (lass etwas Platz, denn vielleicht kommen
noch Indexzahlen hinzu). Bei Oxiden wird das „O“ immer ans Ende gesetzt.
4. Überlege, ob es in dem Reaktionsschema Stoffe gibt, die molekular
vorkommen
Aluminium + Sauerstoff Aluminiumoxid / exotherm
Al + O 2 Al O / exotherm
Sauerstoff (als Bestandteil der Luft) kommt molekular vor.
5. Jetzt musst du herausfinden, wie die genaue Zusammensetzung des
Reaktionsproduktes ist
Dazu brauchst du das PSE (Periodensystem der Elemente) oder eine Liste mit den so
genannten Wertigkeiten bzw. „Bindigkeiten“.
Bei den Metallen der Hauptgruppen entspricht die jeweilige Hauptgruppenzahl der Wertigkeit
des Metalls. Für die Nichtmetalle gibt es folgende Regel: Zähle von der Hauptgruppenzahl bis
acht, dann hast du die Wertigkeit. Beispiel: Sauerstoff steht in der VI. Hauptgruppe. Von 6 bis
8 sind 2. Also ist die Wertigkeit von Sauerstoff 2. Von Helium ist die Wertigkeit 0 – muss ja
auch, denn Helium ist ein Edelgas und reagiert unter normalen Bedingungen nicht mit anderen
Stoffen. Allerdings muss man bei dieser Regel beachten, dass die Elemente der IV., V. und VI.
Hauptgruppe auch andere Wertigkeiten besitzen können (siehe Tabelle der Wertigkeiten).
Auch bei den so genannten Nebengruppen-Elementen gibt es verschiedene Möglichkeiten.
Eisen z.B. kann 2- oder 3-wertig sein. Dementsprechend gibt es z.B. Eisen(II)-chlorid und
Eisen(III)-chlorid. Merke dir auch: Die Halogene sind alle einwertig!
Aluminium + Sauerstoff Aluminiumoxid / exotherm
III II
Al + O 2 Al O / exotherm
Bilde nun das kleinste gemeinsame Vielfache der beiden Wertigkeiten. Das ist 6! An die
Symbole in der Verbindung werden als tiefgestellte kleine Zahlen (Indexzahlen) die Zahlen
notiert, die mit der entsprechenden Wertigkeit das kleinste gemeinsame Vielfache ergibt. In
diesem Fall also:
Aluminium + Sauerstoff Aluminiumoxid / exotherm
III II
Al + O 2 Al 2 O 3 / exotherm
Die Indexzahl bezieht sich immer nur auf das Symbol direkt vor dieser Zahl!

6. Für die Ionenformelschreibweise überlegt man sich folgendes:
Alle Elemente die links von der Kohlenstoff-Hauptgruppe stehen sind Metalle. Sie geben
gerne Elektronen ab, um die Edelgaskonfiguration zu erhalten (alle Schalen bzw.
Kugelwolken sind mit Elektronen voll besetzt). Links von der Kohlenstoff-Hauptgruppe stehen
die Nichtmetalle, die gerne Elektronen aufnehmen um die Edelgaskonfiguration zu erhalten.
Gibt ein Atom eines Metalls Elektronen ab, so entsteht das entsprechende positive Ion
(Kation), da es nun mehr Protonen als Elektronen im Atom hat. Nimmt ein Atom eines
Nichtmetalls Elektronen auf, so entsteht das entsprechende Nichtmetall-Ion, das negativ
geladen ist (Anion).
Wie viel Elektronen aufgenommen oder abgegeben werden hängt von der Stellung im PSE ab
(Anzahl der Valenzelektronen). Im Prinzip entspricht die Wertigkeit eines Elementes der
Anzahl an Elektronen, die aufgenommen bzw. abgegeben werden.
Merke: Metall-Ionen sind immer positiv geladen, Nichtmetall-Ionen sind immer negativ
geladen.
Aluminium + Sauerstoff Aluminiumoxid / exotherm
3+ 2-
Al + O 2 Al 2 O 3 / exotherm
Die kleinste Baueinheit der Verbindung Aluminiumoxid besteht also aus zwei Aluminium-
Ionen, die jeweils 3-fach positiv geladen sind, und drei Sauerstoff-Ionen, die jeweils 2-fach
negativ geladen sind.
7. „Ausgleichen“
Nach dem Gesetzt von der Erhaltung der Masse geht bei einer chemischen Reaktion in einem
geschlossenen System kein Teilchen verloren. Es findet „lediglich“ eine Umordnung und oft
eine Ladungsveränderung der Teilchen statt. Daher ist es an dieser Stelle auch besser von
Teilchen zu sprechen und nicht von Atomen oder Ionen. Die Anzahl der Teilchen auf der
linken Seite muss also gleich der Anzahl auf der rechten Seite des Reaktionsschemas sein.
Tipp: Fange mit der größten Indexzahl an. Gibt es mehrere Möglichkeiten, so beginne mit
der Indexzahl, die dem Sauerstoff zugeordnet ist.
In unserem Beispiel ist das die 3!
Aluminium + Sauerstoff Aluminiumoxid / exotherm
3+ 2-
Al + O 2 Al 2 O 3 / exotherm
Auf der rechten Seite des Reaktionsschemas sind also 3 Sauerstoff-Teilchen und auf der
linken Seite nur 2. Das kleinste gemeinsame Vielfache von 2 und 3 ist 6. Es müssen 6
Sauerstoff-Teilchen links und 6 Sauerstoff-Teilchen rechts sein. Dazu wird das linke
Sauerstoff-Molekül mit 3 multipliziert und die Aluminiumoxid-Baueinheit mit 2:
Aluminium + Sauerstoff Aluminiumoxid / exotherm
3+ 2-
Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 / exotherm
Zum Schluss müssen wir noch die Anzahl der Aluminium-Teilchen ausgleichen. Auf der
rechten Seite befinden sich 4 Aluminium-Teilchen (2x2):
Aluminium + Sauerstoff Aluminiumoxid / exotherm
3+ 2-
4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 / exotherm
3