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Wertigkeit (Chemie)



Die Wertigkeit, auch Valenz, eines Atoms eines chemischen Elements gibt an, wie viele Atome es im Falle einer chemischen Bindung an sich binden kann, bzw. wie viele Einfachbindungen es mit anderen Atomen eingehen müsste, um den Oktettzustand zu erreichen. Sie dient somit der Berechnung von chemischen Formeln (Summenformeln) einfacher chemischer Verbindungen.

Bei komplexeren chemischen Verbindungen muss beachtet werden, dass das betreffende Atom nicht mit allen im Molekül der chemischen Verbindung vorhandenen Atomen eine Bindung eingehen muss, um ein Teil der Verbindung zu sein. Dies hat zur Folge, dass z. B. ein dreiwertiges Atom auch mit neun anderen Atomen ein Molekül bilden kann, wobei es sich mit maximal drei der neun Atome über eine chemische Bindung verbindet.

Die Wertigkeit wird in der Regel mit einer römischen Zahl notiert.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

1852 stellte der englische Chemiker Sir Edward Frankland fest, dass jedes Atom eine bestimmte Bindefähigkeit gegenüber anderen Atomen hat. Aus dieser Feststellung entstand der Begriff der Wertigkeit.

In der modernen Chemie spielt der Begriff der Wertigkeit nur noch eine untergeordnete Rolle und wird heute häufig als Synonym zur Oxidationszahl verwendet, wobei beide Zahlen aber nur in ionischen Verbindungen gleich sind. Im modernen Atombild entstehen Bindungen durch Orbital-Wechselwirkungen, so dass die Anzahl und Art der für chemische Bindungen zur Verfügung stehenden Orbitale die "Bindefähigkeit" bestimmt. So kennt man beispielsweise für Sauerstoff, der nach alter Definition eine Wertigkeit von II besitzt, auch kovalent aufgebaute Verbindungen mit einer, zwei, drei oder sogar vier Bindungen. Darüberhinaus können sogenannte Mehrzentrenbindungen auftreten und der Übergang von kovalenten zu ionischen Wechselwirkungen ist häufig fließend, so dass auch höhere Koordinationszahlen auftreten, als es der Zahl der Valenzorbitale des betrachteten Atoms entspricht.

Die Wertigkeit von chemischen Elementen

Die Liste ist spaltenweise sortierbar durch Klick auf das Symbol
Element Elementsymbol Wertigkeit / Bindefähigkeit
Actinium Ac
Aluminium Al III
Americium Am
Antimon (Stibium) Sb
Argon Ar nicht vorhanden
Arsen As
Astat At I
Barium Ba II
Berkelium Bk
Beryllium Be II
Bismut (auch: Wismut) Bi
Blei (Plumbum) Pb II, IV
Bohrium Bh
Bor B
Brom Br I
Cadmium Cd
Caesium / Cäsium Cs I
Calcium Ca II
Californium Cf
Cer Ce
Chlor Cl I
Chrom Cr
Cobalt Co
Curium Cm
Darmstadtium Ds
Dubnium Db
Dysprosium Dy
Einsteinium Es
Eisen (Ferrum) Fe III, II
Erbium Er
Europium Eu
Fermium Fm
Fluor F I
Francium Fr I
Gadolinium Gd
Gallium Ga
Germanium Ge
Gold (Aurum) Au I
Hafnium Hf
Hassium Hs
Helium He nicht vorhanden
Holmium Ho
Indium In
Iod I I
Iridium Ir
Kalium K I
Kohlenstoff (Carboneum) C IV
Krypton Kr nicht vorhanden
Kupfer (Cuprum) Cu II, I
Lanthan La
Lawrencium Lr
Lithium Li I
Lutetium Lu
Magnesium Mg II
Mangan Mn
Meitnerium Mt
Mendelevium Md
Molybdän Mo
Natrium Na I
Neodym Nd
Neon Ne nicht vorhanden
Neptunium Np
Nickel Ni
Niob Nb
Nobelium No
Osmium Os
Palladium Pd
Phosphor P III, V
Platin Pt I
Plutonium Pu
Polonium Po
Praseodym Pr
Promethium Pm
Protactinium Pa
Quecksilber (Hydrargyrum) Hg
Radium Ra II
Radon Rn nicht vorhanden
Rhenium Re
Rhodium Rh
Roentgenium Rg
Rubidium Rb I
Ruthenium Ru
Rutherfordium Rf
Samarium Sm
Sauerstoff (Oxygenium) O II
Scandium Sc
Schwefel (Sulfur) S IV, II, VI
Seaborgium Sg
Selen Se
Silber (Argentum) Ag I
Silicium Si
Stickstoff (Nitrogenium) N III, V
Strontium Sr II
Tantal Ta
Technetium Tc
Tellur Te
Terbium Tb
Thallium Tl
Thorium Th
Thulium Tm
Titan Ti
Ununbium Uub
Ununhexium Uuh
Ununoctium Uuo
Ununpentium Uup
Ununquadium Uuq
Ununseptium Uus
Ununtrium Uut
Uran U
Vanadium V
Wasserstoff (Hydrogenium) H I
Wolfram W
Xenon Xe nicht vorhanden
Ytterbium Yb
Yttrium Y
Zink Zn II
Zinn (Stannum) Sn
Zirconium Zr

Wertigkeit von Sauerstoff und Wasserstoff:

Die Wertigkeit von Hauptgruppenelementen gegenüber Sauerstoff

Die Wertigkeit eines chemischen Elements aus einer der Hauptgruppen des Periodensystems gegenüber Sauerstoff entspricht immer der Hauptgruppennummer des chemischen Elements. Die Elemente der VIII. Hauptgruppe sind dabei nicht mit einbegriffen, da diese Edelgase in der Regel keine chemischen Bindungen eingehen.

Die Wertigkeit von Hauptgruppenelementen gegenüber Wasserstoff

Jedes Hauptgruppenelement der Gruppe I bis VII hat zwei Wertigkeiten.

  1. Die Wertigkeit, die seiner Hauptgruppennummer entspricht
  2. Die Wertigkeit, die der Differenz zwischen 8 und der Hauptgruppennummer entspricht

Hierbei ist die jeweils kleinere Wertigkeit die häufigere. Die Elemente der VIII-ten Hauptgruppe sind dabei nicht mit einbegriffen, da diese Edelgase sind und in der Regel keine chemischen Verbindungen eingehen.

Die Wertigkeit von Nebengruppenelementen

Nebengruppen haben in der Regel die Wertigkeit 2 oder 3, können aber auch andere Wertigkeiten haben. Um die Wertigkeit des jeweiligen Nebengruppenelementes anzugeben, gibt es zwei Möglichkeiten.

Ein griechisches Zahlwort

Zum Beispiel:

  • Schwefeltrioxid → SO3
  • Kohlenstoffdioxid → CO2

Das griechische Zahlwort gibt den Index des im Namen nachstehenden Elements an.

Ein deutsches Zahlwort

Zum Beispiel:

  • Kupfer(I)-oxid (sprich „Kupfer-Eins-Oxid“) → Cu2O
  • Eisen(III)-oxid (sprich „Eisen-Drei-Oxid“) → Fe2O3

Das deutsche Zahlwort für die römische Ziffer gibt die Wertigkeit des im Namen voranstehenden Elements an. Aber nicht im

Berechnung chemischer Verbindungen

Aus Atomen zweier verschiedener chemischer Elemente

Zur Berechnung von chemischen Verbindungen aus Atomen zweier chemischer Elemente muss das kleinste gemeinsame Vielfache (kurz: KGV) der Wertigkeiten der beiden beteiligten chemischen Elemente gebildet werden. Um nun die Anzahl der in der Verbindung vorhandenen Atome des jeweiligen Elements zu ermitteln, muss das KGV durch die Wertigkeit dividiert werden.

Beispiel: Die Ermittlung der chemischen Formel von Wasser:

  • Wertigkeit von Wasserstoff
    I (bzw. 1) da Wasserstoff immer einwertig ist
  • Wertigkeit von Sauerstoff
    II (bzw. 2) da Sauerstoff immer zweiwertig ist
  • KGV
    2 * 1 = 2
  • Anzahl der beteiligten Sauerstoffatome
    \frac{KGV}{Wertigkeit_{\rm Sauerstoff}} =  \frac{2}{2} = 1
  • Anzahl der beteiligten Wasserstoffatome
    \frac{KGV}{Wertigkeit_{\rm Wasserstoff}} =  \frac{2}{1} = 2
  • Fertige Chemische Formel:
    H2O1
    und da die Zahl Eins im Index von O nicht mit notiert wird:
    H2O

Beispiel: Die Ermittlung der chemischen Formel von Aluminiumoxid:

  • Wertigkeit von Aluminium
    III (bzw. 3) da Aluminium in der III. Hauptgruppe steht
  • Wertigkeit von Sauerstoff
    II (bzw. 2) da Sauerstoff immer zweiwertig ist
  • KGV
    3 * 2 = 6
  • Anzahl der beteiligten Sauerstoffatome
    \frac{KGV}{Wertigkeit_{\rm Sauerstoff}} =  \frac{6}{2} = 3
  • Anzahl der beteiligten Aluminiumatome
    \frac{KGV}{Wertigkeit_{\rm Aluminium}} =  \frac{6}{3} = 2
  • Fertige Chemische Formel:
    Al2O3

Beispiel: Die Ermittlung der chemischen Formel von Ammoniak:

  • Wertigkeit von Stickstoff
    VIII – V = III (bzw. 8 – 5 = 3) da Stickstoff in der V. Hauptgruppe steht
  • Wertigkeit von Wasserstoff
    I (bzw. 1) da Wasserstoff immer einwertig ist
  • KGV
    3 * 1 = 3
  • Anzahl der beteiligten Wasserstoffatome
    \frac{KGV}{Wertigkeit_{\rm Wasserstoff}} =  \frac{3}{1} = 3
  • Anzahl der beteiligten Stickstoffatome
    \frac{KGV}{Wertigkeit_{\rm Stickstoff}} =  \frac{3}{3} = 1
  • Fertige Chemische Formel:
    N1H3
    und da die Eins im Index von Stickstoff nicht notiert wird:
    NH3


Links

Chemisches Element

 
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Wertigkeit_(Chemie) aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
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