Chemie für Quereinsteiger/ 4.2 Kopplungsregeln anhand des Periodensystems
4.2 Kopplungsregeln anhand des Periodensystems
BearbeitenJetzt steht unmittelbar die Frage an, an welcher Stelle im Periodensystem die einzelnen Teilchen mit ihren Teilchen- und Bindungsqualitäten anzutreffen sind. Damit wir uns für diesen Zweck im Periodensystem gut orientieren können, trennen wir dieses in zwei Teile, links und rechts. (vgl. Abb. 2.1)
Wir beginnen die Grenzziehung von oben nach unten, beginnend mit Beryllium (Be) und Bor (B), setzen die Linie schräg nach rechts unten über Silicium (Si) in der 3. Periode und Germanium (Ge) in der 4. Periode fort. Der weitere Verlauf der Trennlinie führt uns schräg nach rechts unten zum Antimon (Sb) in der 5. Periode und wieder senkrecht nach unten zum Bismuth (Bi) in der 6. Periode. Diese eigenwillige Trennungslinie wird durch die Laborergebnisse diktiert.
Von den genannten 103 Elementsorten fallen damit 77 Sorten in den linken Teil des Periodensystems, es sind die Metalle. Im rechten Teil sind 22 Teilchensorten angesiedelt, die keine Metalle sind, man nennt sie deshalb Nichtmetalle. Vier Teilchensorten liegen auf der Grenze, es sind "Zwitter", die weder zu den Metall-Teilchen noch zu den Nichtmetall-Teilchen gezählt werden oder beides darstellen.
Wir können jetzt drei einfache Regeln zum Verknüpfen von Teilchen aufstellen, die Tabelle 4.2 in einer schematischen Kurzfassung zeigt:
1. Wenn wir im linken Teil des Periodensystems Teilchen miteinander verbinden wollen, dann müssen wir die Atome wählen und räumlich ungerichtet verknüpfen.
2. Bei Teilchen aus dem rechten Teil wählen wir die Atome und verknüpfen sie räumlich gerichtet.
3. Die Kombination von Teilchen der linken Seite mit Teilchen der rechten Seite verlangt, die entsprechenden Ionen räumlich ungerichtet zu verknüpfen.
Einige Beispiele sollen diese Regeln erläutern: Wenn wir nur Mg-Teilchen untereinander verbinden wollen, gilt Regel 1. Alle Teilchen stehen im Periodensystem links. Wir müssen demnach Mg-Atome mit räumlich ungerichteter Bindefähigkeit miteinander verknüpfen. Ebenfalls links zu finden sind Cu- und Zn-Teilchen. Beim Kombinieren zu Messing werden Cu-Atome und Zn-Atome räumlich ungerichtet miteinander verbunden.
Wenn wir nun S-Atome miteinander verbinden wollen, dann finden wir diese rechts im Periodensystem: hier gilt Regel 2, S-Atome werden räumlich gerichtet miteinander verknüpft. Genau das gleiche gilt, wenn wir P- und O-Atome verbinden.
Wenn wir Ionen zusammensetzen wollen, müssen wir immer mindestens zwei Sorten verwenden, denn wir brauchen Kationen und Anionen, also etwa Mg2+-Ionen und Br--Ionen. Sie werden räumlich ungerichtet miteinander verknüpft, ebenso Ca2+- und O2--Ionen oder Na+- und Cl--Ionen.
In den Kapiteln 5 werden die wichtigsten Konstruktionen, die sich aus diesen drei Grundregeln ergeben, erläutert.
Ein Hinweis zur Stellung des Wasserstoffs im Periodensystem: Es gibt viele Darstellungen, in denen der jeweilige Autor das H-Teilchen an den Anfang der ersten Hauptgruppe setzt. Einige wenige Gründe sprechen dafür, das zu tun. Aber der Wasserstoff ist ein typisches Nichtmetall, H-Atome bilden gerichtete Bindefähigkeiten aus und die zugehörigen Ionen sind Hydrid-Ionen (H-), die mit positiv geladenen Ionen gekoppelt werden können: Insofern gehört der Wasserstoff auf die rechte Seite des Periodensystems, hier fügt er sich am besten in das vorliegende Kombinationssystem ein.