Chemie .... von Anfang an. - Der Bau der Atome und chemische Bindung

Wie sieht das Natriumatom nach dem Bohrschen Atommodell aus und wo steht es im Periodensystem der Elemente (PSE)?

Nur ein Elektron auf der Außenschale (das ist hier die M-Schale). - Man findet dieses Element in der 1. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente (senkrechte Spalte). Weil dieses Atom 3 Schalen hat, steht es in der 3. Periode (Querspalte)

Welche besonderen Eigenschaften hat das Natrium, dessen Atom hier abgebildet ist?

Ein Elektron auf der Außenschale bedeutet, dass dieses Atom nicht stabil ist. Natrium reagiert daher sehr leicht und heftig mit anderen Elementen. Man muss es sogar unter Petroleum aufbewahren, damit es nicht mit Wasser in Berührung kommt. Es ist weich, schneidbar, leitet den elektrischen Strom (es ist also ein Metall). Die frischen Schnittflächen zeigen einen silbernen Glanz (wegen der Reaktion mit dem Luftsauerstoff nur ganz kurz)

Was ist die Gemeinsamkeit der Elemente, deren Atome genau ein Elektron in der Außenschale haben?

Dies sind alles die Alkalimetalle, die in der ersten Hauptgruppe (erste senkrechte Spalte im Periodensystem) stehen. Sie sind sehr reaktionsfähig und müssen daher unter Petroleum aufbewahrt werden, damit sie nicht mit Wasser in Berührung kommen. Mit Wasser reagieren sie sehr heftig.

Sie leiten Strom und Wärme gut, haben einen silbernen Glanz (frische Schnittstellen). Alkalimetalle ist der Name einer Elementefamilie = Gruppe von Elementen mit ähnlichen Eigenschaften.

Welche Elemente bilden die Elementefamilie der Alkalimetalle?

Das sind die Elemente ...

Lithium - Natrium - Kalium - Rubidium - Caesium - Francium

Wie sieht ein Chloratom nach dem Atommodell von Bohr aus?

Wo steht es im Periodensystem der Elemente?

Es hat drei Schalen und auf der letzten Schale sind 7 Elektronen vorhanden. Deshalb steht es im Periodensystem in der 7. Hauptgruppe (senkrechte Spalte) und der dritten Periode (waagrechte Spalte)

Wie heißen die Elemente, deren Atome auf der äußersten Kugelschale 7 Elektronen haben und die deshalb in der 7. Hauptgruppe im Periodensystem stehen?

 Das sind die Halogene. Die Halogene sind eine Elementefamilie der sehr reaktionsfähigen Elemente Fluor - Chlor - Brom - Jod - Astat

Fluor, Chlor sind bei 20 °C gelbe bzw. grüne, ätzend wirkende Gase. Brom ist eine braune Flüssigkeit. Jod ein violetter Feststoff und Astat ein radioaktives Metall

Welche besonderen Eigenschaften und Verwendungen gibt es für Chlor?

Bei + 20° C ist es ein grünes, stechend riechende, ätzendes und giftiges Gas. Es ist schwerer als Luft. Den Geruch kennt man vom Hallenbad oder von WC-Reinigern. Es tötet Bakterien = wirkt desinfizierend. Es wirkt auch bleichend = Man kann damit Farbflecken aus Textilien entfernen

Geschichtliche Bedeutung von Chlorgas?

Im ersten Weltkrieg wurde durch deutsche Chemiker erstmals Giftgas zur Tötung von Menschen eingesetzt. 1915 kam in der belgischen Stadt Ypern erstmals Chlorgas zum Einsatz. Chlorgas verätzt die Augen, die Haut und die Lunge.

Was geschieht, wenn ein Natriumatom mit einem Chloratom zusammentrifft?

8 Elektronen auf einer Schale bedeuten: Der Zustand des Atoms ist sehr stabil.

Das Natriumatom kann diesen Zustand erreichen, wenn es das einzelne Außenelektron "los wird". Dann hat es eine äußere Schale mit 8 Elektronen

Was ist der stabile Zustand eines Atoms?

Wie kann das Chloratom den stabilen Zustand erreichen?

Der stabile Zustand eines Atoms ist der, bei der das Atom 8 Elektronen in der äußerten Schale hat. Ist dieser Zustand erreicht, so wird er beibehalten. Es findet dann auch keine chemische Reaktion mehr statt

Das Chloratom erreicht diesen Zustand, wenn es in die Außenschale noch ein Elektron aufnimmt

Was geschieht, wenn Natriumatome und Chloratome aufeinander treffen?

Ein Natriumatom gibt an ein Chloratom ein Elektron ab

Wie verändert sich das Natriumatom, wenn es das eine Elektron in seiner äußersten Schale abgegeben hat?

Es ist dann stabil geworden: Es hat  8 Elektronen in der Außenschale

Da jetzt aber ingesamt nur noch 10 Elektronen im Atom enthalten sind und nach wie vor 11 Protonen im Kern, ist das Atom jetzt einmal positiv geladen. Es ist ein Ion geworden

Wie nennt man elektrisch geladene Atome?

Ionen

Wie verändert sich das Chloratom, wenn es ein zusätzliches Elektron aufnimmt?

Es hat nun in der Aussenschale 8 Elektronen. Damit ist es nun stabil geworden!

Da aber insgesamt jetzt 18 Elektronen im Atom vorhanden sind und immer noch 17 Protonen im Kern, ist es jetzt einmal negativ geladen. Es ist ein Chlorion 

Das Natriumatom bildet durch Abgabe von 1 Elektron ein Natriumion und das Chloratom bildet durch Aufnahme von 1 Elektron ein Chlorion (= Chloridion)

Symbolschreibweise dieser Ionen? Wie verhalten sie sich zueinander?

Na⁺    und   Cl^-

Positive Natriumionen ziehen negative Chloridionen an.
Eine chemische Bindung liegt vor. Weil sie zwischen sich anziehenden Ionen besteht, nennt man sie "Ionenbindung"

Welcher Stoff entsteht, wenn Natrium und Chlor miteinander reagieren?

Es entsteht der Stoff "Natriumchlorid".  Es handelt sich um normales Kochsalz

Neben Natrium reagieren auch andere Metalle mit Chlor oder einem anderen Halogen. - Welche Namen haben die dabei entstehenden Verbindungen allgemein? Nenne einige Beispiele!
a) Natrium + Chlor  b) Eisen + Chlor  
c) Kalium + Brom d) Zink + Jod

Metall - halogen - id

Beispiele
Natrium und Chlor gibt  "Natrium-chlor-id"
Eisen und Chlor gibt "Eisen-chlor-id"
Kalium und Brom gibt  "Kalium-Brom-id"
Zink und Jod gibt  "Zink-jod-id"

Wo kommt Natriumchlorid überall vor?

a) Kochsalz, das man in der Küche verwendet

b) im Meerwasser ( ungefähr 3,5 % ist darin enthalten)

Verdunstet das Wasser aus dem Meer, so bleibt Salz zurück. Wird dieses durch Sand und Gestein zugedeckt, dann bilden sich Salzlagerstätten. in Salzbergwerken baut man heute Salz ab.

Aus welchen Teilchen besteht Natriumchlorid  (Kochsalz) ?

Chloridionen Cl^- (grün) und Natriumionen Na⁺ (blau)

Da die elektrische Anziehung nach allen Richtungen hin wirkt, sind die Ionen ringsum von Ionen mit der gegenteiligen Ladung umgeben. So entsteht dieses "Ionengitter"  eines würfelförmigen "Salzkristalls"

Das Natriumchlorid besteht aus würfelförmigen Kristallen mit diesem Aufbau aus Ionen.

Was bedeutet die Formel Na₁Cl₁  (oder kurz NaCl), die man für Natriumchlorid verwendet?

Die Formel NaCl bedeutet, dass auf ein positives Natriumion genau ein negatives Chlordion kommt. Das Verhältnis der positiven Natriumionen und der negativen Chloridionen ist also genau 1 : 1

Zinkchlorid hat die Formel  Zn₁Cl₂  oder kurz  ZnCl₂
Dies bedeutet: Die positiven Zinkionen und die negativen Chloridionen kommen im Verhältnis 1 : 2  im Ionengitter dieser Verbindung vor
FeCl₃  bedeutet dann: Das Zahlenverhältnis der positiven Eisenionen und der negativen Chloridionen im Eisenchlorid ist 1 : 3