Chemische Bindungen: Arten, Energie und Elektronegativität

Chemische Bindung: Definition und Grundlagen

Die Chemische Bindung ist die Reihe von Kräften, die Atome oder Moleküle zusammenhalten, wenn sie Kristalle bilden, sowie die Kräfte, die die Moleküle in fester oder flüssiger Phase zusammenhalten.

Bindungsenergie und das Gleichgewicht der Kräfte

Die Bindungsenergie ist die Energie, die bei der Bildung einer Verbindung freigesetzt wird und sich aus einem Gleichgewicht zwischen Anziehungs- und Abstoßungsenergien ergibt. Die Anziehungskräfte treten zwischen der Elektronenhülle eines Atoms und dem Kern eines anderen Atoms auf, während die Abstoßungskräfte zwischen den Kernen oder zwischen den Elektronenwolken der beiden Atome entstehen.

Bindungsabstand

Der Bindungsabstand ist der Abstand zwischen den Atomen, wenn sie die Bindung bilden. Bei kürzeren Abständen nehmen die Abstoßungskräfte stark zu, und das System wird instabil.

Elektronegativität: Bestimmung der Bindungsart

Die Elektronegativität bestimmt das Verhalten der Atome und die Art der entstehenden Bindung.

Arten chemischer Bindungen

• Wenn beide Atome eine sehr unterschiedliche Elektronegativität aufweisen, verliert ein Atom ein Elektron (wird zum Kation), während das andere es aufnimmt (wird zum Anion). Dies führt zur Ionischen Bindung.
• Wenn beide Atome eine starke Tendenz haben, Elektronen anzuziehen, teilen sie ihre Valenzelektronen und bilden eine Kovalente Bindung.
• Wenn die beiden Atome eine geringe Neigung haben, Elektronen anzuziehen, stellen beide ihre Valenzelektronen zur Verfügung und bilden eine Struktur, in der Kationen durch ein „Meer“ freier Elektronen stabilisiert werden. Dies führt zur Metallischen Bindung.

Die Ionische Bindung im Detail

Die Ionische Bindung entsteht, wenn Elemente mit sehr unterschiedlicher Elektronegativität kombiniert werden. Das elektronegativere Element (Nichtmetall) bildet negative Ionen (Anionen), und das weniger elektronegative Element (Metall) bildet positiv geladene Ionen (Kationen). Die Bindung erfolgt durch elektrostatische Anziehung zwischen diesen Ionen unterschiedlicher Polarität.

Gitterenergie (Lattice Energy)

Die Gitterenergie ist die Energie, die benötigt wird, um ein Mol einer ionischen Verbindung so zu trennen, dass die Ionen in einem unendlichen Abstand voneinander getrennt sind und nicht mehr miteinander interagieren.

Struktur von Ionenkristallen

Die Anordnung der konstituierenden Ionen in einem ionischen Kristallgitter hängt entscheidend vom Verhältnis der Anionen und Kationen sowie von ihren jeweiligen Größen ab.

Koordinationszahl

Die Koordinationszahl ist die Anzahl der Ionen eines Typs, die ein Ion mit entgegengesetztem Vorzeichen in der nächsten Umgebung umgeben. Ihr Wert ist ein wesentliches Merkmal der entstehenden Gitterstruktur.

Faktoren, die die Stärke der Ionenbindung beeinflussen

• Ionenladungen: Höhere Ionenladungen führen zu stärkeren elektrostatischen Anziehungskräften und somit zu einer stabileren Verbindung.
• Größe der Ionen: Eine ionische Verbindung ist stabiler, je kompakter das Gitter ist und je ähnlicher die Größe der Anionen und Kationen ist.
• Elektronegativitätsunterschied: Eine ionische Verbindung wird stabiler, je größer der Elektronegativitätsunterschied zwischen den Ausgangsatomen ist.