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Wertigkeit von Kohlenstoff - Erklärung und Beispiele für die Vierbindigkeit

Kohlenstoff hat bezüglich der Wertigkeit eine Sonderstellung, die sich direkt aus der Vierbindigkeit erklären lässt. Nur so ist es möglich, dass es Methan und Kohlendioxid gibt.

Beide Wertigkeiten sind möglich.
Beide Wertigkeiten sind möglich.

Die Wertigkeit von Stoffen

Um die Wertigkeit des Kohlenstoffs zu verstehen, sollten Sie sich die Wertigkeit in der Chemie allgemein ansehen:

  • Die meisten Stoffe verhalten sich bei der Bindung so, dass sie eine Edelgaskonfiguration ihrer Elektronen erzielen können. Das heißt, dass sie auf der ersten Schale 2 Elektronen haben, auf jeder weiteren 8.
  • Um dies zu erreichen, kann das Atom entweder die entsprechende Anzahl von Elektronen abgeben oder aufnehmen. Es ist naheliegend, dass es wahrscheinlicher ist, dass ein Stoff 1 Elektron abgibt, statt 7 aufzunehmen.
  • So ergibt es sich, dass die Atome in der ersten Hauptgruppe ein Elektron abgeben, oft als Ionen mit der Ladungszahl +1 vorkommen, die in der zweiten Hauptgruppe werden üblicherweise zwei Elektronen abgeben (+2) und in der dritten 3.
  • Kohlenstoff steht in der 4. Hauptgruppe und hat also 4 Elektronen auf der äußeren Schale. Es macht somit keinen Unterschied, ob Kohlenstoff 4 Elektronen abgibt oder aufnimmt. Daran erkennen Sie die Besonderheit des Kohlenstoffs.
  • Ab der 5. Hauptgruppe ist die Situation erreicht, dass es einfacher ist, Elektronen aufzunehmen, also eine Wertigkeit von -3 zu haben, in der 6 ist diese dann -2 und in der 7 haben sie eine Wertigkeit von -1.

Verbindungen von Kohlenstoff

  • In der gesamten organischen Chemie tritt Kohlenstoff als ein Element auf, das 4 Elektronen aufnimmt, die typische Verbindung ist CH4, also Methan. Sie müssen sich das Molekül als Tetraeder vorstellen, bei dem der Kohlenstoff in der Mitte des Körpers sitzt und an den 4 Ecken ein Wasserstoff.
  • Dabei kann bei zwei Molekülen Methan je ein Wasserstoff wegfallen, es entstehen CH3-Gruppen. Diese können sich zu CH3-CH3 verbinden. Auf dieser Basis entstehen die Alkanketten.
  • Diese Wertigkeit finden Sie bei allen Alkanen, Alkenen, Alkinen und Ringbindungen der organischen Chemie. Bei den Alkenen gibt es mindestens eine Doppelbindung den CH2-Gruppen  CH2=CH2.. Sie können diese Reihe beliebig verlängern zu: CH2= C = C .... = CH2, oder auch CH2= CH - CH2 .... - CH3. Bei den Alkinen gibt es auch Dreifachbindungen..
  • In der anorganischen Chemie ist Kohlenstoff meist +4-wertig, zum Beispiel in der Verbindung mit Sauerstoff, in dem Fall gibt er je zwei Elektronen an ein Atom Sauerstoff ab. Es kommt zu Doppelbindungen O=C=O. Unter Sauerstoffmangel werden Sie auch Kohlenmonoxid finden. Die Giftigkeit des Gases erklärt sich zum Teil durch den Drang des Kohlenstoffs, eine weitere Bindung einzugehen. Das Molekül setzt sich überall dort an, wo eigentlich Sauerstoff angelagert werden sollte, am Hämoglobin des Blutes und am Chlorophyll der Pflanzen.

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