Ladungszahlen in der Chemie erklärt:ihre Rolle und Bedeutung

Eine der grundlegendsten Triebkräfte chemischer Reaktionen sind die zwischen Atomen gebildeten Elektronenbindungen. Elektronen sind negativ geladene Teilchen, die in Hüllen den Atomkern umkreisen. Jede Elektronenhülle eines Atoms verfügt über eine festgelegte Anzahl an Elektronen, die sie nach Möglichkeit behält, selbst wenn dadurch die Nettoladung des Atoms aus dem Gleichgewicht gerät; Elektronen und Protonen haben einzeln die gleiche elektrische Ladung. Die Ladungsmenge eines bestimmten Atoms wird als hochgestellter Index rechts neben dem Elementnamen ausgedrückt; zum Beispiel Na1+. Die hochgestellte Zahl und das Vorzeichen werden als Gebührennummer bezeichnet.

Die äußere Elektronenhülle eines Atoms wird Valenzhülle genannt und ist die Grundlage chemischer Reaktionen. Jede Schale hat eine unterschiedliche Anzahl an Elektronen:Die innerste Schale enthält zwei Elektronen, die nächste enthält acht und die folgenden enthalten 18. Die Ladungszahl ergibt sich aus der natürlichen Tendenz der Atome, eine vollständige Valenzschale zu haben, unabhängig davon, ob dabei Elektronen aufgenommen oder verloren werden. Elemente werden im Periodensystem entsprechend der Anzahl der Elektronen in ihren Valenzschalen in Gruppen eingeteilt. Wenn sich zwei Elemente in derselben Spalte oder Gruppe im Periodensystem befinden, steht ihnen die gleiche Anzahl an Elektronen für chemische Reaktionen zur Verfügung.

Mit Ausnahme von Wasserstoff sind die Elemente auf der linken Seite der Tabelle – Gruppen I und II – Alkalimetalle und Erdalkalimetalle. Sie haben praktisch leere Valenzschalen mit nur einem bzw. zwei Elektronen. Die Gruppen III bis VII sind Nichtmetalle. Gruppe III hat drei Elektronen, Gruppe IV hat 4 und so weiter. Die Edelgase wie Neon, Radon und Xenon haben vollständige Valenzschalen und reagieren daher nicht mit anderen Elementen.

Die Ladungszahl bestimmt, welche Art von Ladung ein einzelnes Atom hat, wenn es während einer ionischen chemischen Reaktion Elektronen aufnimmt oder verliert. Beispielsweise verliert Natrium ein Elektron, wenn es mit Chlor reagiert; Chlor erhält ein Elektron. Ihre jeweiligen Gebühren betragen 1+ und 1-. In ihrem natürlichen Zustand haben alle Elemente eine Ladungszahl von Null, da es keinen Elektronengewinn oder -verlust gibt.

Übergangselemente in den Spalten 3 bis 12 des Periodensystems können sich mit verschiedenen Elementen verbinden. Daher variieren ihre Gebührenzahlen. Elemente der Gruppe IV, wie beispielsweise Kohlenstoff, haben eine Ladungszahl von 4+/4-. Sie neigen dazu, kovalente Bindungen mit anderen Atomen einzugehen, bei denen Elektronen geteilt und nicht übertragen werden.

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