Elektronenverteilung im Bohr-Sommerfeld-Modell Wie die Plätze mit Elektronen besetzt werden, dafür gibt es 3 Gesetze: (1) (2) (3) Das Pauli-Prinzip: (ohne Ausnahme gültig) Nur 2 Elektronen pro Orbital Niedrige Energieniveaus werden zuerst besetzt. (Ausnahmen möglich) Hund’sche Regel: (Ausnahmen möglich) Der Gesamt-Spin ist so groß wie möglich.

2.3. Oxidationsstufen nach Bohr-Sommerfeld In der Elektronenkonfiguration von NG-Elementen gibt es einige Unregelmäßigkeiten. Beispiel 1: Chrom 4s 3d Cr: [Ar] theoretisch: 4s 3d Cr: [Ar] praktisch: Erkenntnis: Halb besetzte Unterniveaus sind relativ stabil. Die Hund‘sche Regel wird hier stärker beachtet als die Regel, niedrige Energieniveaus zuerst aufzufüllen.

Beispiel 2: Kupfer Cu: [Ar] theoretisch: Cu: [Ar] praktisch: 4s 3d Cu: [Ar] theoretisch: 4s 3d Cu: [Ar] praktisch: Erkenntnis: Voll besetzte d-Unterniveaus sind besonders stabil. Das volle Besetzten des großen Unterniveaus 3d ist den Elektronen offenbar wichtiger als die Regel, niedrige Energie-niveaus zuerst aufzufüllen.

Folgerung für die Oxidationsstufen Statt von Außen-Elektronen spricht man von Valenz-Elektronen. Dies sind: bei HG-Elementen: Elektronen der äußersten Schale 5s 4d 5p Beispiel: Sn: [Kr] bei NG-Elementen: Elektronen der äußersten Schale und d-Elektronen der vorletzten Schale 4s 3d Beispiel: Fe: [Ar]

Angestrebt werden leere, halbvolle oder voll besetzte Valenz-Niveaus. Statt der Oktett-Regel gibt es beim Bohr-Som-merfeld‘schen Atommodell mehrere mehr oder minder stabile Zustände der Elektronenhülle. Angestrebt werden leere, halbvolle oder voll besetzte Valenz-Niveaus. 1s 2s 2p C: +4 –2 Beispiel 1: CO2 1s 2s 2p C: +2 –2 Beispiel 2: CO 4s 3d Fe: [Ar] +2 –2 Beispiel 3: FeO 4s 3d Fe: [Ar] +3 –2 Beispiel 4: Fe2O3

Fazit: Elemente aus dem d-Block (NG-Elemente) und aus dem p-Block des PSE sind meist in mehreren Oxidationsstufen stabil. Beispiele: 2+ 3+ 2+ 4+ 2+ 3+ 4+ 6+ Fe / Fe Pb / Pb Cr / Cr / Cr / Cr

Übung Cr: [Ar] Beispiel 5: CrO3 S: [Ne] Beispiel 6: H2SO3 Mn: [Ar] 4s 3d Cr: [Ar] Beispiel 5: CrO3 +6 –2 3s 3p S: [Ne] Beispiel 6: H2SO3 +1 +4 –2 4s 3d Mn: [Ar] Beispiel 7: KMnO4 +1 +7 –2 5s 4d Ag: [Kr] Beispiel 8: AgBr +1 –1 3s 3p Cl: [Ne] Beispiel 9: HClO4 +1 +7 –2 5s 4d 5p Sn: [Kr] Beispiel 10: SnO2 +4 –2

Hinweis: Nicht alle stabilen Oxidationsstufen können mit diesem Modell erklärt werden. 4s 3d Beispiel: Cr: [Ar] Die drei verbleibenden Valenz-Elektronen in Cr3+ lassen sich nicht sinnvoll verteilen. Dennoch ist dieses Ion sehr stabil.