Einführung in die Allgemeine und die Anorganische Chemie: Atombau
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Mit chemischen Mitteln kann man Verbindungen so weit teilen bis man Atome erhält.
Es gibt, klammert man die Isotope der Elemente aus, genau so viele Atomsorten wie Elemente (derzeit fast 120).
Wichtig für das spätere Verständnis chemischer Verbindungen sind folgende Fakten aus dem Atombau:
- Ein Atom ist normalerweise elektrisch Neutral, d.h. es weist nach außen hin keine elektrische Ladung auf. Aus diesem Grunde ist die Anzahl an Elektronen und Protonen im Kern gleich groß.
- Ein Atom besteht aus Protonen und Neutronen im Kern. Der Kern besitzt Aufgrund der Protonen im Kern eine positive Ladung. Die Neutronen besitzen keine Ladung.
- Der Atomkern wird von negativ geladenen Elektronen umkreist. Die Elektronen sind ähnlich einer Zwiebel auf Schalen um den Atomkern verteilt. Die Schalen, auf denen die Elektronen den Kern umkreisen, werden der Reihe nach von innen nach Außen mit den Buchstaben K, L, M, N, O, P und Q bezeichnet. Die Besetzung dieser Schalen erfolgt nach der Formel:
max. Zahl der Elektronen der jeweiligen Schale = 2 * n2
Hierbei ist n die Nummer der Schale (K = 1; L = 2, M = 3 usw.)
Somit ergeben sich folgende maximal möglichen Elektronenbelegungen:
K-Schale : max. 2 Elektronen
L-Schale : max. 8 Elektronen
M-Schale : max. 18 Elektronen
N-Schale : max. 32 Elektronen
usw., wobei die nun nachfolgenden Schalen zumeist nicht mehr voll besetzt werden.
In diesen Schalen (ab der L-Schale) sind die Elektronen nicht gleichmäßig verteilt. Die Elektronen werden hier noch auf Unterschalen (Orbitale genannt) verteilt.
Die Anzahl der Elektronen in der äußersten Schale entspricht der Wertigkeit dieses Elements. Bei chemisch verwandten Elementen (Elemente der gleichen Hauptgruppe im Periodensystem) sind auf der jeweiligen Außenschale gleich viele Elektronen. Die chemische Verwandtschaft rührt daher, dass bei chemischen Reaktionen nur die Valenzelektronen an der Reaktion teilnehmen.
Einen Sonderfall stellen die Edelgase dar, die mit einer voll besetzten (gesättigten) Außenschale keine Valenzelektronen haben. Aus diesem Grunde lassen sich Edelgase nur schwer zu chemischen Reaktionen bewegen.