Stöchiometrische Wertigkeit gegenüber Wasserstoff

Hallo, liebe Freundinnen und Freunde der Chemie. Ich freue mich, dass ihr mich weiter begleitet auf meiner Reise durch das Periodensystem der Elemente. Das hier ist bereits das Video Nummer 9. Im Video 8 haben wir über die stöchiometrische Wertigkeit der Hauptgruppenelemente gesprochen. Der Merksatz war: Die höchste stöchiometrische Wertigkeit eines Hauptgruppenelements ist gleich der Nummer der Hauptgruppe. Wir haben die stöchiometrischen Wertigkeiten der chemischen Elemente der Hauptgruppen 1-7 aus den Oxyden hergeleitet. Ihr seht die entsprechenden Wertigkeiten unterhalb der entsprechenden Hauptgruppen. Sie entsprechen genau der Nummer der jeweiligen Hauptgruppe. Man sagt auch, dass es sich hierbei um Wertigkeiten gegenüber Sauerstoff handelt. Daher schreibe ich an den Kopf dieser Zeile, das Symbol des chemischen Elements Sauerstoff O. Sauerstoff, das haben wir bereits festgestellt, hat die Wertigkeit 2. Zur Erinnerung lege ich den Merkzettel in die entsprechende Zeile. In diesem Video nun wollen wir die Wertigkeiten der Hauptgruppenelemente gegenüber Wasserstoff zu denen gegenüber Sauerstoff in den Vergleich setzen. Wir erinnern uns: Wasserstoff hat die Wertigkeit 1 - das wurde so definiert. Wir betrachten nun nacheinander die chemischen Elemente der dritten Periode des Periodensystems der Elemente. Uns interessieren die Verbindungen dieser Elemente mit dem chemischen Element Wasserstoff H. Wir beginnen mit der ersten Hauptgruppe und dem chemischen Element Natrium (Na). Wir haben bereits in einem der vorherigen Videos gelernt, dass die Verbindung aus Natrium Na und Wasserstoff H, die chemische Formel NaH besitzt. Das heißt, ein Atom Natrium ist mit einem Atom Wasserstoff verbunden. Wir wissen, dass Wasserstoff die Wertigkeit 1 hat. Ich schreibe daher eine 1 über das Symbol für ein Atom Wasserstoff in der chemischen Formel. Da 1 Atom Wasserstoff mit 1 Atom Natrium verbunden ist und sich die Wertigkeiten ausgleichen müssen, besitzt auch das Natrium die Wertigkeit 1. Gehen wir nun über zur zweiten Hauptgruppe. Dort finden wir in der dritten Periode das chemische Element Magnesium (Mg). Wir wissen aus einem der vorherigen Videos, dass die Verbindung aus Magnesium und Wasserstoff die chemische Formel MgH2. Wasserstoff ist einwertig. Ich schreibe daher über das Wasserstoffatom in der Formel eine 1. Da wir 2 Wasserstoffatome im Molekül haben, ergibt sich als Gesamtwertigkeit 2×1=2. Diese Gesamtwertigkeit muss nun von dem 1 Magnesiumatom kompensiert werden. Das heißt: 2 entfallen auf das Magnesiumatom. Damit ist klar, dass Magnesium in dieser Verbindung die Wertigkeit 2 hat.  Wir fahren fort mit der 3. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente und wir finden in der dritten Periode das chemische Element Aluminium Al. Wir wissen aus dem früheren Video, dass die Verbindung aus Aluminium und Wasserstoff durch die chemische Formel AlH3 dargestellt wird. Wasserstoff, das wissen wir, hat die Wertigkeit 1. Ich schreibe über das Wasserstoffatom in der Formel eine 1. Wir haben 3 Wasserstoffatome. Damit ergibt sich für die Gesamtwertigkeit des Wasserstoffs in der Verbindung: 3×1=3. Diese Gesamtwertigkeit von 3 entfällt nun auf das einzige Aluminiumatom in der chemischen Formel. Das heißt: Aluminium ist dreiwertig. Wir fahren fort mit der vierten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente und finden in der dritten Periode das chemische Element Silizium Si. Die Formel für die Verbindung aus Silizium und Wasserstoff lautet: SiH4. Wasserstoff ist 1-wertig. Wir schreiben über das Wasserstoffatom eine 1. In der Formel finden wir 4 Wasserstoffatome. Das heißt die Gesamtwertigkeit für die Wasserstoffatome beträgt 4×1=4. Die Gesamtwertigkeit der Wasserstoffatome muss nun durch das einzige Siliziumatom kompensiert werden. Das heißt: Silizium hat die Wertigkeit 4. Und wir arbeiten uns weiter im Periodensystem der Elemente vor. Nun sind wir angelangt in der fünften Hauptgruppe. Das Element der dritten Periode heißt Phosphor P. Die Verbindung aus Phosphor und Wasserstoff hat die chemische Formel: PH3. Wir wissen bereits und haben es häufig nun praktiziert, dass Wasserstoff die Wertigkeit 1 besitzt. Ich schreibe diese 1 über das Symbol des Wasserstoffatoms in der Formel. 3 Wasserstoffatome ergeben zusammen eine Wertigkeit von 3. Diese Gesamtwertigkeit 3 muss nun von dem einzigen Phosphoratom in der chemischen Formel kompensiert werden. Das heißt Phosphor hat eine Wertigkeit von 3. In der sechsten Hauptgruppe in der dritten Periode treffen wir das chemische Element Schwefel S. Die Verbindung aus Wasserstoff und Schwefel hat die  Formel: H2S. Das heißt: 2 Wasserstoffatome sind mit einem Schwefelatom verbunden. Über das Wasserstoffatom schreiben wir die Wertigkeit 1, 2 Wasserstoffatome ergeben zusammen die Wertigkeit 2, 2×1 =2. Diese Gesamtwertigkeit der Wasserstoffatome, muss durch das einzige Schwefelatom in der chemischen Formel ausgeglichen werden. Das bedeutet: Schwefel hat in dieser Verbindung die Wertigkeit  2. Wir gehen weiter nach rechts im Periodensystem. Verlassen die sechste Hauptgruppe und gelangen in der siebten Hauptgruppe, der dritten Periode zum chemischen Element Chlor, Cl. Die Verbindung aus Chlor und Wasserstoff, viele kennen sie bereits, heißt Chlorwasserstoff und hat die Formel HCl. 1 Wasserstoffatom ist mit 1 Chloratom chemisch gebunden. Wasserstoff hat die Wertigkeit 1 und diese Wertigkeit muss durch das einzige Chloratom der chemischen Verbindung kompensiert werden. Daher hat Chlor in dieser Verbindung ebenfalls die Wertigkeit 1.  Vergessen wir Argon nicht. Wir wissen bereits, dass die Edelgase, zumindest bis zum Argon, keinerlei chemische Verbindungen eingehen. So, nun wollen wir die beiden Reihen von Wertigkeit vergleichen. Die obere Reihe ist die Wertigkeit gegenüber Sauerstoff. Und wir können für diese Wertigkeiten einen kleinen Nachsatz formulieren: Die maximale Wertigkeit gegenüber Sauerstoff ist gleich der Nummer der Hauptgruppe. Und nun noch einen Merksatz für die Wertigkeit gegenüber Wasserstoff: Die Wertigkeit gegenüber Wasserstoff ist gleich 8 minus die Nummer der Hauptgruppe (5 bis 8) oder gleich der Nummer der Hauptgruppe (1 bis 4).  Ich werde nun die Wertigkeiten für Wasserstoff (1) und die Wertigkeit für Sauerstoff (2) im rechten unteren Bildrand platzieren. Diese beiden Wertigkeiten sollte man sich vielleicht merken, denn damit kann man fast alle Wertigkeiten der Verbindungen im Periodensystems der Elemente herleiten und man frohlocket: Die Chemie hat ihre Gesetze. Zum Ende nun, schaut dieses schöne Ergebnis und genießt es. Es ist bei der Betrachtung vieler chemischer Verbindungen von großem Nutzen. Euch lieben Interessierten der Chemie wüsche ich alles Gute und viel Erfolg.