Von den Atomen zu Molekülen - Chemische Verbindungen

Warum die meisten Elemente Verbindungen bilden

Wenn Natrium erhitzt und in ein Gefäß mit Chlor gebracht wird, verbrennt es mit heller Flamme. Das Reaktionsprodukt ist ein weißer Feststoff, der von den Gefäßwänden abgekratzt werden kann. Der Feststoff ist Natriumchlorid, der durch die Reaktion von Natrium und Chlor entstanden ist.

Die Reaktion kann wie folgt beschrieben werden:

$\mathrm {Natrium + Chlor \longrightarrow \ Natriumchlorid} $

Genau wie Natrium und Chlor verhalten sich die meisten Elemente - sie bilden chemische Verbindungen. Es gibt jedoch eine Ausnahme - die Edelgase. Sie gehen in der Regel keine Verbindungen mit anderen chemischen Elementen ein, auch untereinander reagieren sie nicht. Aus diesem Grund kann man ihre Atome als nichtreaktiv oder stabil beschreiben. Sie sind stabil, weil ihre äußeren Elektronenschalen (Valenzschalen) voll sind: Eine vollständige äußere Schale macht ein Atom stabil. Nur die Atome der Edelgase haben eine vollständige äußere Schale. Die Atome der übrigen Elemente haben unvollständige äußere Schalen. Deshalb reagieren sie. Durch Reaktion miteinander können Atome eine vollständige Außenschale erreichen und so stabil werden.

Wenn Atome miteinander reagieren, geben sie Elektronen entweder ab oder nehmen sie auf. Auf diese Weise können sie volle Elektronenschalen erreichen. Abgegebene, aufgenommene oder gemeinsame Elektronen bezeichnet man als Valenzelektronen. Die Wertigkeit eines Elements entspricht der Anzahl der Elektronen, die die Atome abgeben, aufnehmen oder miteinander teilen.

Abgabe oder Aufnahme von Elektronen

Die Atome bestimmter Elemente können volle Schalen erreichen, wenn sie bei der Reaktion mit anderen Atomen Elektronen abgeben oder aufnehmen:

Abgabe von Elektronen

Das Natrium-Atom ist ein gutes Beispiel, denn es hat in seiner Valenzschale nur ein Elektron. Daher kann es eine vollständige Valenzschale erhalten, wenn es diese eine Elektron an ein anderes Atom abgibt. Als Ergebnis bleibt ein Natrium-Ion übrig:

Das Natrium-Ion hat 11 Protonen, aber nur 10 Elektronen, somit besitzt es die Ladung 1, wie die grüne Box rechts zeigt.
Das Symbol für Natrium ist Na, also bezeichnet man das Natrium-Ion als Na⁺. Das + bedeutet 1 positve Ladung. Na⁺ ist ein positiv geladenes Ion.

Aufnahme von Elektronen

Ein Chloratom hat in seiner äußeren Schale 7 Elektronen. Es kann also durch die Aufnahme von nur einem Elektron eines anderen Atoms eine volle Schale erreichen. Es wird zu einem Chlorid-Ion:

Das Chlorid-Ion hat eine Ladung von -1, somit ist es ein negativ geladenes Ion. Sein Symbol ist Cl^–.

Ionen

Jedes Atom wird zu einem Ion, wenn es Elektronen abgibt oder aufnimmt. Ein Ion ist ein geladenes Teilchen. Es ist geladen, weil es eine ungleiche Anzahl von Protonen und Elektronen besitzt.