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Magnesiumoxid – Aufstellen der Lewis-Formel

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André Otto
Magnesiumoxid – Aufstellen der Lewis-Formel
lernst du in der Unterstufe 4. Klasse - Oberstufe 5. Klasse

Grundlagen zum Thema Magnesiumoxid – Aufstellen der Lewis-Formel

Inhalt

Magnesiumoxid – Chemie

Magnesiumoxid, auch unter dem Namen Magnesia bekannt, ist eine chemische Verbindung bestehend aus den Elementen Magnesium $\ce{Mg}$ und Sauerstoff $\ce{O}$. Die Summenformel von Magnesiumoxid lautet $\ce{MgO}$. Wie diese Verbindung genau aufgebaut ist, erfährst du in diesem Text. Außerdem lernst du die Eigenschaften von Magnesiumoxid kennen.

Magnesiumoxid – Steckbrief

Im Folgenden sind die physikalischen Eigenschaften von Magnesiumoxid aufgelistet:

  • weißes, wasserunlösliches Pulver
  • Schmelzpunkt: $\pu{2800°C}$
  • Siedepunkt: $\pu{3600°C}$
  • Dichte: $\pu{3,65 g//cm3}$
  • molare Masse: $\pu{40,31 g//mol}$

Magnesiumoxid – Gleichung

Wie oben erwähnt besteht Magnesiumoxid aus den Elementen Magnesium und Sauerstoff. Das Element Magnesium steht in der II. Hauptgruppe und in der dritten Periode im Periodensystem der Elemente. Daraus können wir ableiten, dass es also drei Elektronenschalen und zwei Außenelektronen besitzt, die auch als Valenzelektronen bezeichnet werden. Das Element Sauerstoff steht im Periodensystem in der VI. Hauptgruppe und in der zweiten Periode. Es verfügt über zwei Elektronenschalen und sechs Außenelektronen. Dir ist bereits bekannt, dass in Verbindungen die Oktettregel erfüllt sein muss, das heißt, jedes Element der Verbindung muss über acht Valenzelektronen verfügen, also Edelgaskonfiguration erreichen. In den Verbindungen, die bislang in den Videos zur Lewis-Formel vorgestellt worden sind, teilen sich die Atome der jeweiligen Verbindungen ein oder mehrere Elektronen, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen. Ein Elektronenpaar wird in der Lewis-Formel als (Valenz-)Strich dargestellt. Würden sich Magnesium und Sauerstoff Valenzelektronen teilen, könnte Sauerstoff zwar die Oktettregel erfüllen, Magnesium jedoch nicht. Aus diesem Grund gehen die Atome im Magnesiumoxid eine andere Art der Bindung ein. Magnesium gibt seine zwei Außenelektronen ab, diese gehen auf Sauerstoff über. Sauerstoff besitzt damit Edelgaskonfiguration und ist zweifach negativ geladen, es entsteht das Sauerstoffion $\ce{O^{2-}}$. Durch die Abgabe der Elektronen wird aus Magnesium das zweifach positiv geladene Magnesiumion $\ce{Mg^{2+}}$. Die dritte Schale von Magnesium ist damit unbesetzt, die zweite Schale wird zur Außenschale. Auf dieser befinden sich acht Elektronen, somit hat auch das Magnesium Edelgaskonfiguration.
Unterschiedlich geladene Ionen ziehen sich an und gehen eine stabile Verbindung ein. Aus diesem Grund verbinden sich $\ce{Mg^{2+}}$ und $\ce{O^{2-}}$ zu $MgO$. Diese Art der Bindung wird als Ionenbindung bezeichnet:

Magnesiumoxid Ionenbindung und Darstellung der Valenzelektronen

In der Abbildung wurde die innere Elektronenhülle grün gezeichnet. Normalerweise lässt man die inneren Schalen weg.

Magnesiumoxid – Herstellung

Durch das Brennen von Magnesiumcarbonat $\ce{MgCO3}$ bei einer Temperatur von ca. $\pu{800°C}$ entsteht nach folgender Reaktionsgleichung Magnesiumoxid. Dabei wird Kohlenstoffdioxid $\ce{CO2}$ freigesetzt:

$\ce{MgCO3 →[\pu{800 °C}] MgO + CO2}$

Magnesiumoxid – Verwendung

Magnesiumoxid ist ein wichtiger Ausgangsstoff für die Herstellung von Magnesiummetall, welches vielfältige Anwendungsbereiche in der Industrie besitzt. Weiterhin kommt Magnesiumoxid in der Pharmaindustrie zum Einsatz und ist ein Lebensmittelzusatzstoff.

Das Video Magnesiumoxid – Aufstellen der Lewis-Formel

In diesem Video wird die Verbindung Magnesiumoxid einfach erklärt. Nach dem Betrachten des Videos hast du die Möglichkeit, Arbeitsblätter zum Thema zu bearbeiten.

Transkript Magnesiumoxid – Aufstellen der Lewis-Formel

Hallo, liebe Chemieinteressierte. Herzlich willkommen zum Video Lewisformeln Teil 6. In diesem Video möchte ich zeigen, wie Lewisformeln auf ionische Verbindungen angewendet werden können. Als Beispiel ich ein chemisches Teilchen, dass aus einem Atom Magnesium und einem Atom Sauerstoff besteht. Wie heißt die entsprechende chemische Verbindung? Richtig, es handelt sich um die chemische Verbindung Magnesiumoxid. Nehmen wir wieder unsere wichtigste chemische Informationsquelle, das Periodensystem der Elemente PSE zur Hand. Wir finden unter dem Symbol für Magnesium Mg einen Eintrag in der 2. Hauptgruppe. Das bedeutet, dass ein Magnesiumatom 2 Außenelektronen besitzt. Ich möchte jetzt das Magnesiumatom durch diese 2 Außenelektronen kennzeichnen. Für das Sauerstoffatom finden wir unter dem Symbol O im Periodensystem der Elemente PSE einen Eintrag in der 6. Hauptgruppe. Das bedeutet, dass ein Sauerstoffatom 6 Außenelektronen besitzt. Ich möchte jetzt das Symbol für das Sauerstoffatom O, durch die 6 Außenelektronen kennzeichnen. Wir erkennen sofort, dass die Oktettregel weder für das Magnesiumatom, noch für das Sauerstoffatom erfüllt wird. Daher wird auch von keinem der beiden Atome eine Edelgaskonfiguration erreicht. Aus den Erfahrungen, die wir in den letzten Videos gesammelt haben, wissen wir, dass Edelgaskonfigurationen durch die Herausbildung gemeinsamer Elektronenpaare erreicht werden können. Versuchen wir es doch einmal mit einer elektronischen Formel wie dargestellt. 3 Elektronenpaare befinden sich am Sauerstoffatom und das vierte Elektronenpaar ist ein gemeinsames Elektronenpaar zwischen dem Magnesiumatom und dem Sauerstoffatom. Im Ergebnis ist das Sauerstoffatom froh und guter Dinge, denn die Oktettregel wird für das Sauerstoffatom erfüllt. Das Magnesiumatom hingegen verfügt nur über 2 Außenelektronen, nämlich die beiden aus dem gemeinsamen Elektronenpaar. Damit wird die Oktettregel für das Magnesiumatom nicht erfüllt. Somit ist die hier dargestellte Struktur eines Teilchens Magnesiumoxid falsch! Erproben wir einen anderen Strukturvorschlag. Alle Außenelektronen, die vom Magnesiumatom und vom Sauerstoffatom geliefert werden, befinden sich jetzt ausschließlich am Sauerstoffatom. Das Symbol des Sauerstoffatoms mit seinen jetzt 8 Außenelektronen möchte ich zusätzlich in eine quadratische Klammer einschließen. Damit möchte ich ganz klar unterstreichen, dass sich die Außenelektronen nun nicht mehr am Magnesiumatom befinden. Die Zweielektronenregel für das Sauerstoffteilchen ist nun erfüllt. Auch wird die Oktettregel eingehalten und es besitzt schließlich Edelgaskonfiguration. Die gleiche elektronische Struktur wie das Neonatom. Das Sauerstoffteilchen verfügt nun über 8 Außenelektronen. Zwei Außenelektronen mehr, als ein Sauerstoffatom besitzt. Damit haben wir jetzt ein zweifach, negativ geladenes Sauerstoffion. Wie sieht das nun mit dem Magnesiumteilchen aus? Das Bild zeigt uns, dass es offensichtlich gar keine Außenelektronen mehr hat. Daher können wir also gar keine Aussagen mehr über die Erfüllung der einzelnen Regeln machen. Vielleicht können wir die Situation aber noch retten. Ich versuche ein Mal, die Sachlage unten links an einem Energieniveaudiagramm zu verdeutlichen. Ich möchte hier die Besetzung der ersten 3 Schalen des Magnesiumatoms mit Elektronen vorführen. Wir beginnen mit der erste Schale. Wasserstoff und Helium. Wir zählen weiter, in der zweiten schale. Lithium, Berölium, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Flur, Neon. Und schließlich in der dritten Schale Natrium, Magnesium. Die illustrierte Struktur ist die elektronische Struktur der ersten 3 Schalen des Magnesiumatoms. Was ist nun geschehen? In der 3. Schale befinden sich die Außenelektronen des Magnesiumatoms. Es sind 2 an der Zahl. Nach unser Darstellung wurden beide an das Sauerstoffatom abgegeben. Damit verfügt das Magnesiumatom in der 3. Schale über keinerlei Außenelektronen mehr. Wenn es in der 3. Schale aber keine Elektronen mehr gibt, dann wird die 2. Schale zur Außenschale und somit wird es eine komplette 8er Schale. Die Oktettregel wird erfüllt. Das Teilchen erwirbt Edelgaskonfigutaion, denn es hat jetzt die elektronische Struktur des Neonatoms erreicht. Das Magnesiumatom hat 2 Elektronen abgegeben. Es hat sich aus einem neutralen Atom in ein 2-fach, positiv geladenes Magnesiumion umgewandelt. Magnesiumoxid ist eine ionische Verbindung, denn es wird aus einzelnen Ionen, positiven und negativen Ionen aufgebaut. Bei derartigen chemischen Verbindungen ist stets Vorsicht bei der Verwendung von Lewisformeln geboten. Als finalen Schritt möchte ich noch die wirkliche Lewisformel für ein Teilchen Magnesiumoxid darstellen. Dafür werden die einzelnen Elektronenpaare durch Wallenzstriche ersetzt. Wir erhalten jetzt  die richtige Wallenzstrich-Schreibweise. So, das wär es für heute. Immer daran denken: Vorsicht bei der Verwendung von Lewisformeln bei Ionen Verbindungen. Ich wünsche Euch alles Gute. Bis zum Wiedersehen und Wiederhören. Tschüss.

1 Kommentar

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  1. Etwas weniger Hochdeutsch würde den Videos gut tun;-)...ansonsten alles supi

    Von Martinklampfl, vor fast 12 Jahren
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