Reaktivität (Chemie)

Da die Chemie eines Elementes im Wesentlichen durch seine Valenzelektronen bestimmt wird, lassen sich damit Vorhersagen über die Reaktivität treffen. Die Zahl der Valenzelektronen lässt sich aus dem Periodensystem ablesen:

• Zahl der Valenzelektronen = Hauptgruppennummer

Dabei gilt: Je ähnlicher die Elektronenkonfiguration zu der eines Edelgases ist, desto reaktiver ist das Element. Folglich ließe sich bei Elementen der ersten und siebten Hauptgruppe eine höhere Reaktivität erwarten, als bei solchen aus der vierten oder fünften. Genau dieses Phänomen lässt sich in der Praxis auch sehr gut beobachten. Die Halogene (siebte Hauptgruppe), sind sehr leicht zur Reaktion zu bringen, die Alkalimetalle (erste Hauptgruppe) entzünden sich teilweise von selbst an der Luft, wogegen Stickstoff (fünfte Hauptgruppe) sich meist inert verhält.

Bei komplexeren Verbindungen gestaltet sich das Vorhersagen der Reaktivität dagegen schon weitaus schwerer, da hier weitere Faktoren berücksichtigt werden müssen, z.B. der Abstand funktioneller Gruppen zueinander, die Molekülgeometrie oder weitere Faktoren.^[2]

Alkalimetalle sind die Elemente der ersten Hauptgruppe. Sie sind so reaktiv, dass sie in der Natur nicht elementar vorkommen.^[3] Die Reaktivität nimmt innerhalb der Gruppe von oben nach unten hin zu.^[4]

Edelgase sind die Elemente der achten Hauptgruppe. Mit ihren acht Valenzelektronen erfüllen sie die Oktettregel. Daher verhalten sie sich inert.

Alkane sind gesättigte Kohlenwasserstoffe, die nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen. Sämtliche Atome sind über kovalente Einfachbindungen miteinander verbunden. Diese Einfachbindungen sind schwer polarisierbar, was Alkane sehr unreaktiv macht.^[2][5]

Alkene sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die zusätzlich zu den Einfachbindungen noch Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen enthalten. An ihnen können leicht elektrophile Additionen durchgeführt werden, da die Pi-Elektronen der Doppelbindung sich in p-Orbitalen befinden, die senkrecht zur Sigma-Bindung stehen. Damit sind sie sterisch leicht zugänglich, was Alkene reaktiver als Alkane macht.^[2][5]

Aromaten sind zyklische, ungesättigte Kohlenwasserstoffe, in denen die Pi-Elektronen delokalisiert sind. Sie sind daher resonanzstabilisiert, was sie sehr stabil macht, z.B. lassen sich an ihnen keine Additionsreaktionen durchführen. Sie sind im Vergleich zu Alkenen, die ebenfalls Doppelbindungen enthalten, weniger reaktiv.