Chemische Bindungen

Chemische Bindungen

Es gibt verschiedene Möglichkeiten wie die einzelnen Atome oder Ionen innerhalb einer chemischen Verbindung zusammengehalten werden. Die chemischen Bindungen sind elektrostatische Anziehungskräfte oder Wechselwirkungen von Elektronen. Daraus ergeben sich drei unterschiedliche Bindungsarten: die Ionenbindung, die Metallbindung und die Atombindung. Kennt man die Bindungsart einer Verbindung, lassen sich daraus einige Eigenschaften der Verbindung schließen.

Ionenbindung

Merkmale

• Die Ionenbindung ist eine Bindug zwischen positiv geladenen Kationen und negativ geladenen Anionen aufgrund großer elektrostatischer Anziehungskräfte.
• Die Differenz der Elektronegativitätswerte (EN) ist größer als 1,7. (Richtwert)

Bildung

Ionengitter

• Es wird ein Ionenkristall gebildet.
• Die Bildung der entsprechenden Ionen erfolgt nach der Oktettregel.

 Elektronendonator: Metallatome -> bilden Kationen
 Elektronenakzeptor: Nichtmetallatome -> bilden Anionen

• Die Bildung von Ionenkristallen aus den Elementen ist eine Redoxreaktion.

Eigenschaften

Schmelz- und Siedetemperaturen

• Ionenbindungen haben eine hohe Schmelz- und Siedetemperatur. Diese entstehen durch die elektrostatischen Anziehungskräfte der geladenen Ionen.

Löslichkeit

• Verbindungen mit Ionenbindungen sind löslich in polaren Lösungsmitteln, wie z.B. Wasser, da sie selbst polar sind.

Elektrische Leitfähigkeit

• Ionenbindungen können im festen Zustand keinen elektrischen Strom leiten, aber sie leiten elektrischen Strom als Schmelze oder Lösung.
• Dabei sind die Ionen die Ladungsträger. Es findet ein gerichtetes Wandern statt.

Hart aber spröde

• Der Ionenkristall ist sehr stabil, da die Anziehungskräfte zwischen unterschiedlich geladenen Ionen sehr hoch ist.
• Bei Einwirken einer externen Kraft zerfällt der Ionenkristall dennoch, da Ionen mit derselben Ladung aufeinandertreffen und sich gegenseitig abstoßen.

Metallbindung

Merkmale

Metallbindung

• Die Metallbindung ist eine Bindung zwischen positiv geladenen Metallionen und negativ geladenen Elektronen aufgrund großer elektrostatischer Anziehungskräfte.
• Die Metallionen sind dabei auf festen Gitterplätzen angeordnet.
• Die Elektronen sind delokalisiert, also freibeweglich und befinden sich zwischen den Metallionen (Elektronengasmodell).

Eigenschaften

Elektrische Leitfähigkeit

• Freibewegliche Elektronen können den Strom vom Pluspol zum Minuspol transportieren. Dadurch können Metalle den elektrischen Strom leiten.
• Bei Wärme nimmt die elektrische Leitfähigkeit ab, da die Metallionen anfangen zu schwingen und dadurch den Elektronenfluss behindern.

Wärmeleitfähigkeit

• Energie, in Form von Wärme, kann leicht von den Elektronen aufgenommen werden und wird in Bewegungsenergie umgewandelt und ins Innere des Metalls transportiert. Dadurch sind Metalle wärmeleitfähig.

Verformbarkeit

• Bei Verschiebung der Metallionenschichten lagern sich die Elektronen sofort wieder dazwischen, sodass die Bindung zusammengehalten wird. Dadurch sind Metalle gut verformbar.

Schmelz- und Siedetemperaturen

• Aufgrund der großen Anziehungskräfte zwischen den positiv geladenen Metallionen und den negativ geladenen Elektronen sind die Schmelz- und Siedetemperaturen sehr hoch.

Metallischer Glanz

• Elektronen nehmen Licht auf. Bei einem Zusammenstoß mit anderen Elektronen geben sie dieses Licht wieder ab. Es entsteht ein metallischer Glanz.

Verwendung

• Wenn Metallionen unterschiedlicher Art zusammengebracht werden, entstehen Legierungen. Der Bau des Metallgitters wird dabei nicht grundlegend verändert.
• Beispiele: Stahllegierungen, Werkzeuge

Atombindung

Merkmale

• Die Atombindung wird auch kovalente Bindung oder Elektronenpaarbindung genannt.
• Sie entsteht durch Ausbildung eines gemeinsamen Elektronenpaares durch Überlappung der Atomhüllen.
• Die Differenz der Elektronegativitätswerte (EN) ist kleiner als 1,7. (Richtwert)
• Man unterscheidet polare und unpolare Atombindungen.

Polare und unpolare Atombindungen

Wassermolekül, EN-Differenz = 1,4

Wasserstoffmolekül, EN-Differenz = 0

• Haben die unterschiedlichen Atome in einer Verbindung eine Elektronegativitätsdifferenz von 0,5-1,7 spricht man von einer polaren Atombindung (z.B. H-Cl).

 Das gemeinsame Elektronenpaar wird vom elektronegativeren Atom stärker angezogen.
 Oft werden Dipole gebildet.

• Haben die unterschiedlichen Atome in einer Verbindung eine Elektronegativitätsdifferenz von 0-0,5 spricht man von einer unpolaren Atombindung (z.B. Wasserstoffmolekül).

Übungsaufgabe

Bestimmen Sie jeweils die Bindungsart der einzelnen Verbindungenmithilfe Ihres Wissens über Merkmale der verschiedenen Bindungen und der Elektronegativitätswerte.

a) Sauerstoffmolekül b) Natriumchlorid c) Magnesium d) Magnesiumchlorid e) Schwefeltetrachlorid f) Phosphor g) Aluminium

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