Valenzelektronen bestimmen und verstehen

Ein Atom besteht aus einem Kern und einer Elektronenhülle. Im einfachen Schalenmodell verteilst du die Elektronen auf Schalen um den Kern. Die äußerste Schale, auf der sich mindestens ein Elektron befindet, heißt äußerste besetzte Schale.

Die äußerste besetzte Schale muss nicht voll sein. Natrium besitzt beispielsweise nur ein Elektron auf seiner äußersten Schale. Gerade diese Besetzung ist für sein chemisches Verhalten wichtig.

Das Schalenmodell ist ein vereinfachtes Denkmodell. Die gezeichneten Schalen sind keine starren Kreisbahnen, auf denen Elektronen wie Planeten fliegen. Bei Nebengruppenelementen reicht die einfache Regel „nur die äußerste Schale“ außerdem nicht aus: Dort können auch Elektronen der vorletzten Schale zu den Valenzelektronen gehören.

Die Ordnungszahl gibt die Zahl der Protonen im Atomkern an. Bei einem neutralen Atom ist sie zugleich die Gesamtzahl der Elektronen. Im verwendeten Schalenmodell werden die Elektronen von innen nach außen verteilt. Die Tabelle nennt, wie viele Elektronen jede Schale höchstens aufnimmt.

Für neutrale Hauptgruppenatome der ersten drei Perioden gehst du so vor: Lies zuerst die Ordnungszahl ab; sie liefert die Gesamtzahl der Elektronen. Besetze dann die K-Schale mit bis zu 2 Elektronen und danach die L-Schale mit bis zu 8 Elektronen. Ordne die verbleibenden Elektronen der nächsten Schale zu. Zähle zum Schluss die Elektronen auf der äußersten besetzten Schale. Ab der vierten Periode reicht diese einfache Verteilung nicht mehr: Kalium hat 2, 8, 8 und 1 Elektronen, obwohl die M-Schale bis zu 18 aufnehmen könnte.

Prüfe dein Ergebnis möglichst auf zwei Wegen: mit der Schalenverteilung und mit der Hauptgruppennummer. Stimmen beide Ergebnisse überein, hast du wahrscheinlich richtig gearbeitet.

Valenzelektronen können bei chemischen Bindungen genutzt, abgegeben oder geteilt werden. Deshalb hilft ihre Anzahl dabei, das Bindungsverhalten eines Hauptgruppenelements zu verstehen.

Die Oktettregel ist dafür eine vereinfachte Orientierung: Viele Hauptgruppenatome erreichen bei der Bildung von Molekülen oder Ionen einen stabilen Zustand mit acht Elektronen in der Außenschale. Helium ist bereits mit zwei Elektronen stabil, und Wasserstoff erreicht in einem Molekül wie \ce{HCl} ebenfalls zwei. Außerdem gibt es Ausnahmen von der Oktettregel; sie ist daher keine ausnahmslose Naturregel.