Chemie Grundlagen

Valenzelektronen sind sehr wichtig für chemische Bindungen. Was Valenzelektronen genau sind und wie sie auf den einzelnen Atomschalen verteilt sind, erklären wir dir hier. %Keine Lust auf Lesen? Dann schau dir einfach unser kurzes Video zu dem Thema an!

Inhaltsübersicht

Was sind Valenzelektronen?

Valenzelektronen, auch Außenelektronen, halten sich in der äußersten Elektronenschale eines Atoms auf. 

Wie du im Bohrschen Atommodell gelernt hast, hat jedes Atom unterschiedliche Elektronenschalen. Um genauer zu sein, handelt es sich dabei laut dem Schalenmodell um die vier Atomschalen, die du K, L, M und N nennst. Die Valenzelektronen befinden sich nur in der äußersten Schale. Du nennst sie deshalb die Valenzschale.

Für jede Schale gibt es eine maximale Anzahl an Elektronen, die sich in ihr befinden können:

Schale Anzahl Elektronen pro Schale
K 2
8
18
32

Am besten verstehst du das an einem Beispiel: Sauerstoff (Symbol O) hat 6 Valenzelektronen. Aber warum?

Insgesamt hat Sauerstoff 8 Elektronen, was du an der Ordnungszahl ablesen kannst. Zuerst wird nun Schale K mit 2 Elektronen besetzt. Dann bleiben noch 6 Elektronen übrig, die die L-Schale besetzen. Da in der zweiten maximal Schale 8 Elektronen Platz haben, wird keine weitere Schale gebraucht. Du siehst also, dass die L-Schale hier mit 6 Elektronen nicht voll besetzt ist.

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Sauerstoff Valenzelektronen

 

Bei den Hauptgruppenelementen im Periodensystem sind die Valenzelektronen alle auf der äußeren Elektronenschale. Bei den Nebengruppenelementen sind die Valenzelektronen zusätzlich noch auf der vorherigen Schale. 

Valenzelektronen Definition

Valenzelektronen (auch Außenelektronen) halten sich in der äußersten Elektronenschale auf. Daher sind sie auch für die Bindungen zwischen Atomen wichtig.

Anzahl der Valenzelektronen pro Schale

Im Periodensystem sind alle chemischen Elemente  nach ihrer Ordnungszahl geordnet.

Die Ordnungszahl entspricht der Anzahl der Protonen (subatomares, positiv geladenes Teilchen) im Atomkern. Wenn die Elemente nach außen hin neutral, also nicht geladen sind, entspricht die Ordnungszahl auch der Anzahl der Elektronen eines Atoms. Dann kannst du die Elektronen auf die verschiedenen Schalen verteilen. Dadurch kannst du dann sehen, wie viele Valenzelektronen ein Atom hat.

Nach dem Schalenmodell besitzt jedes Atom die vier Elektronenschalen K, L, M und N. Die Schalen werden dabei immer von innen nach außen mit Elektronen besetzt. Das heißt, dass zuerst die erste Schale (Schale K) mit Elektronen besetzt wird, bis sie voll ist. Danach dann Schale L und so weiter. 

Schauen wir uns dazu zwei Beispiele an: Die Valenzelektronen von Natrium und von Kohlenstoff. 

Valenzelektronen Beispiele

Natrium (Symbol Na) hat die Ordnungszahl 11 und damit auch 11 Elektronen. Zuerst wird die K-Schale mit 2 Elektronen besetzt, womit sie voll besetzt ist. In die L-Schale passen 8 Elektronen. Jetzt ist noch 1 Elektron übrig, welches du in der M-Schale findest. Somit hat Natrium ein Außenelektron. Du siehst an dem Beispiel auch, dass die Valenzschale nicht immer vollständig besetzt sein muss.

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Natrium Valenzelektronen

 

Kohlenstoff (Symbol C) hat die Ordnungszahl 6. Wir müssen jetzt also 6 Elektronen auf die vier Schalen verteilen. Die ersten 2 Elektronen wandern wieder in Schale K. Die übrigen 4 sind in Schale L. Auch beim Kohlenstoff ist die Valenzschale also nicht vollständig mit Elektronen besetzt.

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Kohlenstoff Valenzelektronen

Valenzelektronen bestimmen

Für alle Elemente der Hauptgruppen gibt es einen Trick, mit dem du ganz schnell die Anzahl ihrer Valenzelektronen herausfinden kannst. Es ist nämlich so, dass die Nummer der Hauptgruppe auch der Anzahl der Außenelektronen entspricht. Zum Beispiel steht Kohlenstoff in der 4. Hauptgruppe und hat 4 Außenelektronen.

Hauptgruppe Periodensystem Anzahl der Valenzelektronen
1 (z.B. Natrium) 1
2 (z.B. Magnesium) 2
3 (z.B. Aluminium) 3
4 (z.B. Kohlenstoff) 4
5 (z.B. Stickstoff) 5
6 (z.B. Sauerstoff) 6
7 (z.B. Chlor) 7
8 (z.B. Neon) 8 (Ausnahme Helium: 2)

Anzahl der Bindungen von Valenzelektronen

Valenzelektronen sind für die Ausbildung von chemischen Bindungen wichtig. Sind Valenzelektronen an Bindungen beteiligt, nennst du sie auch Bindungselektronen

Ein Element kann zwar theoretisch so viele Bindungen eingehen, wie es Valenzelektronen hat, es können aber auch weniger Bindungen sein. Du solltest dir also merken, dass die Anzahl an Außenelektronen nicht automatisch der Anzahl an Bindungen entspricht, an denen sich die Außenelektronen beteiligen.

Die Außenelektronen werden meistens als Punkte oder als Striche dargestellt. Ein Strich steht dann für zwei Elektronen. 

Schauen wir uns das Ganze am Beispiel vom Element Chlor (Symbol Cl) an. Es steht in der siebten Hauptgruppe und hat daher auch 7 Valenzelektronen. In einem Salzsäure-Molekül (HCl) beteiligt sich aber nur ein Valenzelektron des Chlors an der Bindung. Deshalb hat Chlor hier nur 1 Bindungselektron. 

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Bindungselektronen in der Salzsäure (HCl)

 

In der Perchlorsäure (HClO4) hingegen sind alle sieben Valenzelektronen von Chlor an den Bindungen beteiligt. Hier kannst du also alle 7 Außenelektronen von Chlor als Bindungselektronen bezeichnen.

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Bindungselektronen Perchlorsäure

 

Nach der Oktettregel streben Atome im Normalzustand oder auch bei der Bildung von Molekülen oder Ionen eine bestimmte Elektronenkonfiguration an. Konkret heißt das, sie streben einen Zustand an, bei dem sie maximal acht Valenzelektronen haben. Dadurch sind die Atome bzw. Moleküle stabil. An den Beispielen Chlor, Sauerstoff, Natrium und Kohlenstoff konntest du das auch sehen: Keines der Elemente hatte mehr als 8 Außenelektronen.

Schau dir jetzt unser Video zur Oktettregel an, um sie im Detail erklärt zu bekommen. Außerdem zeigen wir dir in dem Video auch Elemente, die Ausnahmen von der Oktettregel bilden.

Zum Video: Oktettregel
Zum Video: Oktettregel

Anzahl der Elektronen berechnen

Je mehr Elektronen ein Atom hat, desto aufwändiger ist es, die Elektronen nacheinander in die einzelnen Schalen einzuordnen. Deshalb kannst du die Anzahl der Außenelektronen auch berechnen. Dafür legst du dir am besten die Tabelle bereit, in der du die Verteilung der Elektronen in den einzelnen Schalen sehen kannst:

Schale Anzahl Elektronen pro Schale
K 2
8
18
32

Als Beispiel für die Berechnung nehmen wir am besten wieder das Element Chlor. 

Chlor hat die Ordnungszahl 17. Wenn Chlor nach außen ungeladen ist, heißt das auch, dass Chlor 17 Elektronen hat. Aber wie viele davon sind jetzt die Valenzelektronen? Du kannst die Anzahl der Außenelektronen so berechnen: 17-2-8 = 7. Die Elektronen der M-Schale ziehst du dann nicht mehr ab, weil sonst keine Elektronen mehr übrig bleiben würden. 

Zu wissen, in welcher Schale sich wie viele Elektronen befinden, ist der erste Schritt, um eine korrekte Elektronenkonfiguration für ein Element wie zum Beispiel Kohlenstoff oder Sauerstoff aufstellen zu können.

In unserem Video dazu erklären wir dir genau, nach welchem Schema du die Elektronenkonfiguration von Elementen ganz leicht aufstellen kannst. Schau also gerne vorbei!

Zum Video: Elektronenkonfiguration
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