die chemische bindung

DIE CHEMISCHE BINDUNG
Normalerweise liegen (fast) alle Stoffe in Form von
Atomverbänden vor. D. h. zwei oder mehrere Atome sind
miteinander verknüpft. So entstehen Moleküle und Raumgitter. Ein
Raumgitter
ist eine nicht abgegrenzte, regelmäßige, dreidimensionale Anordnung von Atomen oder Ionen.
Zwischen den einzelnen Atomen herrschen Kräfte. Sie bewirken
das Zustandekommen von chemischen Bindungen.
►Erläutere den Unterschied zwischen einer chemischen Bindung
und einer chemischen Verbindung!
Eine chemische Bindung ist eine Kraft, die zwischen zwei Atomen
wirkt, so dass sie eine Einheit bilden.
Eine chemische Verbindung ist ein Stoff, dessen Bausteine aus
mindestens zwei Atomsorten bestehen.
In Molekülen und Raumgittern sind die Valenzelektronen in
einem günstigeren, weil energieärmeren Zustand als in den
einzelnen Atomen. Meist bilden sich Elektronenpaare und es
werden pro Atom 8 Valenzelektronen erreicht (Oktettregel).
Je nach der Art der Atome, die sich mit einander verbinden,
können wir drei Typen der chemischen Bindung unterscheiden.
1.)
Die Ionenbindung
Sie tritt zwischen Metall- und Nichtmetall- Atomen auf und führt
zur Bildung eines Ionengitters.
Metallatome zeigen eine Bereitschaft Elektronen abzugeben.
Dabei entstehen positiv geladene Teilchen (Warum?), die man
Kationen nennt.
Antwort: Weil die Zahl der Elektronen nun
kleiner ist als die Zahl der Protonen.
Nichtmetallatome haben ein Bestreben,
Elektronen
aufzunehmen. So entstehen
negativ
geladene Anionen. In einem
Ionenkristall sind unzählig viele Kat- und
Anionen mit großer Regelmäßigkeit so angeordnet, dass sich ihre Ladung ausgleicht .
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Kochsalz besteht aus einfach positiv geladenen Natrium - Ionen
und einfach negativ geladenen Chlor – Ionen („Chlorid“). Seine
Formel lautet daher: NaCl. Es bildet ein würfelförmiges Ionengitter.
Zeichne eine Skizze dieses Gitters in das obenstehende Feld. Nimm
unterschiedliche Farben für Na und Cl!
Das Ionengitter ist sehr stabil. Ionenverbindungen sind hart und
spröde. Sie haben hohe Schmelz- und Siedepunkte. (Fp und Kp)
Neben Kochsalz gibt es noch viele andere Salze (z. B. Soda). Feste
Salze leiten den elektrischen Strom nicht, weil sich die Ionen im
Gitter nicht bewegen können. Wird das Salz dagegen gelöst
oder geschmolzen, sind die Ionen frei beweglich. Deshalb leiten
Salz-Lösungen („Elektrolytlösungen“) und -Schmelzen
den
elektrischen Strom .
2.)
Die Metallbindung
tritt bei elementaren Metallen auf. Metallatome bilden ein
sogenanntes Metall -gitter mit unterschiedlichen Kristallstrukturen.
Die Valenzelektronen von Metallen sind nur locker gebunden. Sie
können leicht abgegeben werden. Auf diese Weise wird die
äußerste Schale abgestoßen und die zweitäußerste enthält meist 8
Elektronen . Die entstandenen Kationen (Atomrümpfe) bilden ein
Raum-Gitter in dem die abgegebenen Elektronen sich
frei
bewegen können. Sie bilden ein sogenanntes Elektronengas und
verursachen die elektrische Leitfähigkeit der Metalle .
Metalle sind außerdem gute Wärmeleiter. Sie sind glänzend,
biegsam und elastisch. Härte, Fp und Kp sind unterschiedlich. All
diese Eigenschaften lassen sich aus der Anordnung des
Metallgitters erklären.
Das Elementsymbol eines Metalls (z. B. Fe für Eisen ) steht einerseits
für ein Atom des Elements und andererseits für das Gitter.
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3.) DieElektronenpaarbindung
Sie tritt zwischen Nichtmetallatomen auf. Dabei kommt es zur
Bildung von Molekülen oder Raumgittern. Sind die NichtmetallAtome gleich, handelt es sich um ein
Element , sind sie
verschieden um eine chemische Verbindung .
a) Moleküle
In Molekülen ist die Art und die Anzahl der Atome genau
festgelegt. Moleküle sind elektrisch neutrale Bausteine von
Elementen (z. B. H2, O2) oder Verbindungen (z. B. H2O).
Wenn 2 Atome ihre Valenzelektronen
gleich stark (oder fast
gleich stark) anziehen, können sich keine Ionen bilden. Zwischen
den
Atomen
bilden
sich
gemeinsame
("bindende")
Elektronenpaare, die die Atome miteinander verbinden. Die
Elektronenhüllen überlappen gewissermaßen. Die bindenden
Elektronenpaare werden beiden Atomen zugezählt. Zusammen
mit den nicht bindenden Elektronenpaaren ergeben sich 8
Elektronen in der äußersten Schale.
Stelle dies mit einer Skizze für das Element H2 und die Verbindung
HCl dar!
H–H
H – Cl
Da zwischen den Molekülen eher geringe Anziehungskräfte
herrschen, sind Stoffe, die aus Molekülen bestehen, meist weich
und haben niedrige Fp und Kp (daher bei Raumtemperatur oft
flüssig oder gasförmig). Beispiele: nichtmetallische Elemente (O2,
P4, S8) und Verbindungen wie Kohlendioxid (CO2), Schwefelsäure
(H2SO4 ), Alkohol (C2H5O), Zucker (C12H22O11).
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b)Atomgitter
Hier sind die Atome durch Elektronenpaarbindungen zu einem
Raumgitter verknüpft. Das wichtigste Beispiel ist der Diamant . Er
besteht ausschließlich aus Kohlenstoff (C) Atomen , deren jedes
über 4 Elektronenpaarbindungen mit 4 weiteren C-Atomen
verbunden ist. Die Bindungen weisen nach den Ecken eines
regelmäßigen Tetraeders. So entsteht ein sehr stabiles Raumgitter.
(Das Element Kohlenstoff kommt aber noch in einer zweiten
Kristallstruktur vor: als Graphit. Auch der Graphit bildet ein
Atomgitter. Weil pro C-Atom ein Valenzelektron übrig bleibt, das
zwischen den Gitterschichten frei beweglich ist, ist Graphit ein
elektrischer Leiter und wird zur Herstellung von Elektroden benützt.)
Normalerweise sind Stoffe mit Elektronenpaarbindung jedoch
Nichtleiter.
Die Verbindung Quarz (SiO2) bildet – so wie Diamant – ein
Atomgitter mit tetraedrischer Struktur.
Stoffe mit Atomgittern sind sehr hart und haben hohe Fp und Kp.
Diese Worte sind in die Lücken einzusetzen: 8, Atome (******), Atomgitter, aufzunehmen,
ausgleicht, bindend, ..bindungen, elektrische(r) (**), elektrischer Strom, Eisen, Elektronen
(**), Elektronenpaar(e) (**), ..elektron(en) (***), Element(e) (***), flüssig, frei bewegen, Fp
(**), geladene, Graphit, H2SO4, Ionen, Ionengitter, Kohlendioxid, Kohlenstoff, Kp, mehrere,
Metall(e) (***), Metallgitter, Moleküle (**), negativ, Nichtmetall, Raumgitter, Salz, Strom,
Valenzelektronen, Verbindung
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