Die chemische Bindung

► Warum sind manche Stoffe fest und andere gasförmig oder flüssig?
► Weshalb zeigen manche Stoffe ein Farbigkeit, während andere farblos erscheinen?
► Warum reagieren bestimmte Stoffe miteinander und andere kann man zusammen lagern, ohne dass Interaktionen geschehen?
► Wasser ist ein gutes Lösungsmittel, aber nicht für alle Stoffe. Wieso?

Die Antworten auf diese Fragen kann man mit chemischen Bindung erklären, die den beteiligten Teilchen zu Grunde liegt! Sie bestimmt die Neigung zur Zusammenlagerung oder Abstoßung. Damit also auch das chemische Verhalten gegen andere Stoffe, die stofflichen Zustände und auch die äußere Erscheinung der Stoffe.

Chemische Bindungen also der Zusammenhalt der kleinsten Teilchen in Stoffenberuhen auf der Annäherung von Atomen. Die dabei gewonnene Nähe führt zur unmittelbaren Anziehung von unterschiedlichen Ladungen. Kerne ziehen Elektronen anderer Atome ebenso an, wie ihre eigenen Elektronen. Die Außenelektronen fremder Atome sind dabei am meisten beeinflussbar.

Um diese für das menschliche Auge unsichtbaren Vorgänge zu beschreiben, nutzen wir Modelle und Simulationen.

Annäherung – Durchdringung – Elektronenpaarbindung (Atombindung)

Nach der Annäherung kommt es zur Durchdringung der Atomhüllen und damit zur Ausbildung von gemeinsamen Bereichen. Dort gibt es keine Zugehörigkeit von Elektronen zu ihrem Kern mehr.
Die Elektronen mit diesem Abstand vom fremden Kern – immer zwei – werden nun gemeinschaftlich genutzt. Es bilden sich gemeinsam genutzte „Elektronenpaare“ aus. Teilchen, die so verbunden sind haben eine Elektronenpaarbindung oder Atombindung. (Beispiele: Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, und weitere Nichtmetalle)

Die polare Atombindung/Elektronenpaarbindung)

Nähern sich zwei Partner mit unterschiedlichen Anziehungskräften (unterschiedliche Elektronegativität EN -Werte im PSE ), so entsteht eine polare Atombindung. Hier werden die Elektronen des „schwächeren Partners“(kleinerer EN Wert) stärker vereinnahmt und es entstehen Moleküle mit nach außen wirkenden Ladungsbereichen. Dies hat auf Löslichkeiten der Stoffe und ihre Neigung zur Zusammenlagerung von Teilchen also beispielsweise beim Aggregatzustand große Auswirkungen.

Die ionische BindungIonenbeziehung

Bei zu hoher Anziehungskraft eines Partners – Elektronegativität – können die Außenelektronen auch vollständig in die Hülle des stärkeren Atoms wechseln. Es entsteht dann Ionen. Diese Bindungsart nennt man Ionenbeziehung.
Unterscheiden sich zwei Atomarten in ihrer Elektronegativität (EN) um mehr als 1,7 , so ist die Ionenbildung und damit die Ionenbindung sehr wahrscheinlich. Bei Natrium (EN= 0,9) und Chlor (EN=3,0) beträgt der Unterschied 2,1.
Wir kennen die Verbindung von Natrium und Chlor als Natriumchlorid, dem Kochsalz. Sie ist eine kristalline Ionensubstanz, die aus positiv und negativ geladenen Ionen besteht, wie alle Salze.

weiterführender Artikel:

Weitere Bindungsanalysen

Arbeitsblätter zum Thema:

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Die Nichtmetalle

Betrachten wir die „andere“ Seite des PSE. Hier finden wir die Elemente „rechts“ der Bor-Astat-Linie.
Die Nichtmetalle sind Atomarten, die Elementsubstanzen aufbauen, die immer etwas „nicht metallisches“ an sich haben. So sind einige gasförmig bei Raumtemperatur oder sie leiten keinen elektrischen Strom, glänzen nicht oder sind schlechte Wärmeleiter. Irgendwas fehlt immer …

Einige Beispiele:

Eigenschaften / VerwendungenKohlenstoffSchwefelPhosphorStickstoff
lateinischer Name/ NamensbedeutungCarboneum /
Holzkohle
Sulfur /
langsam brennen,
schwelen
Phosphorus /lichttragend, leuchtendNitrogenium/
salpeterbildend
Bau –
Struktur der Modifikationen
Riesenmoleküle
Graphit– geschichtet


Diamant – Tetraedrisch dicht gepackter Kristall
8-atomige
räumlich
orientierte
Moleküle


Moleküle
weiß
– tetraedrisch
4-atomige Moleküle


rot/schwarz – gewellte Doppelschichten
2-atomige
Moleküle

Dichte (g/cm³)2.2672.071.821.251
Schmelztemperatur (°C)355011544.2-210.1
Siedetemperatur (°C)4827444.6280-196
Löslichkeit in WasserUnlöslich in WasserUnlöslich in Wasser,Unlöslich in Wasser, Unlöslich in Wasser,
FarbeSchwarz, farblosGelbWeiß, rot, schwarzFarblos
Glanz Diamant – lichtbrechend
Graphit – grau glänzend
nein nein nein
Geruchgeruchlosgeruchlosgeruchlosgeruchlos
Brennbarkeit
an der Luft
nicht brennbarbrennbarbrennbarnicht brennbar
elektrische LeitfähigkeitGraphit – ja
Diamant – nein
neinneinnein
Verformbarkeit in der Kälte neinnein nein ja (gasförmig)
Verwendung Schmuck (Diamant), Elektroden(Graphit), Kohlenstofffasern
Bohr– und Schneidwerkzeuge (Diamant)
Schwefelsäure- und Düngemittelherstellung, Düngemittel, Feuerwerkskörper, FlammenhemmerDüngemittel, Kühlmittel, Ammoniakherstellung
natürliches VorkommenDiamanten- vulkanische Schlote und in Vergesellschaftung mit dem Mineral Kimberlit
(Südafrika)
weltweit
1500 Fundorte
(Polen, Sizilien,…)
weltweit in Form von Mineralien
(Phosphate)
78,1% der Luft

Diese Atomarten bilden individuelle Elementsubstanzen von großer natürlicher, biologischer und technischer Bedeutung !

Beitrag: Kohlenstoff

Beitrag: Schwefel

Beitrag: Wasserstoff

Beitrag: Sauerstoff

Beitrag: Phosphor

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