Chemische Bindungen: Atome, Moleküle & Kristalle verstehen

Chemische Bindungen: Atome, Moleküle & Kristalle

Grundlagen der Atomverbindungen

Die meisten Atome verbinden sich mit anderen Atomen und bilden Elemente, die wiederum Verbindungen oder andere Formen annehmen. Physikalische Zustände, die einem Minimum an potenzieller Energie entsprechen, entwickeln sich zu maximaler Stabilität.

Was ist eine Chemische Bindung?

Zwei oder mehr Atome werden zusammengehalten, wenn die Energie des Systems geringer ist, wenn sie zusammen sind, als wenn sie getrennt sind.

Die Oktettregel

Edelgase haben sehr stabile Atome, die nicht mit anderen Atomen reagieren und ihre elektronische Struktur nicht ändern. Alle von ihnen besitzen 8 Valenzelektronen, mit Ausnahme von Helium. Daraus folgt, dass die elektronische Anordnung eines Edelgases eine besonders stabile Anordnung ist, die als Oktett bezeichnet wird.

Bei der Bildung von Verbindungen tauschen Atome Elektronen aus, um 8 Elektronen in ihrer äußersten Schale zu erreichen.

Arten von Atomaren Ansammlungen

Es gibt zwei Hauptarten von atomaren Ansammlungen:

• Moleküle
• Kristalle

Moleküle

Moleküle bestehen aus einer unbestimmten, aber im Allgemeinen kleinen Anzahl von Atomen. Beispiele sind zweiatomige (2 Atome) oder dreiatomige (3 Atome) Moleküle.

Man unterscheidet:

• Moleküle von Elementen: Bestehen aus gleichen Atomen (z.B. H₂).
• Moleküle von Verbindungen: Bestehen aus verschiedenen Atomen (z.B. H₂O).

Das Mol und die Molmasse

Ein Mol ist die Stoffmenge, die so viele Einheiten enthält, wie Atome in 12 Gramm Kohlenstoff-12 enthalten sind. Ein Mol Atome enthält 6,02 x 10²³ Atome desselben Elements, und seine Masse, die Molmasse genannt wird, entspricht der Atommasse in Gramm.

Kristalle und Kristallgitter

Kristalle oder Kristallgitter werden durch eine variable, aber in der Regel sehr große Anzahl von Atomen, Ionen oder Molekülen gebildet, die in einer regelmäßigen dreidimensionalen Struktur angeordnet sind.

Man unterscheidet:

• Elementkristalle: Bestehen aus gleichen Atomen.
• Verbindungskristalle: Bestehen aus verschiedenen Atomen.

Haupttypen Chemischer Bindungen

Ionenbindung

Diese Bindung tritt zwischen Metallatomen auf, die positive Ionen bilden, und Nichtmetallatomen, die negative Ionen bilden. Zusammen bilden sie einen ionischen Kristall.

Kovalente Bindung

Diese Bindung tritt zwischen Nichtmetallatomen auf, die ihre Valenzelektronen teilen. Jedes geteilte Elektronenpaar bildet eine kovalente Bindung. Sie bilden kovalente Moleküle und Kristalle.

Metallische Bindung

Metallatome geben Elektronen ab und bilden positive Ionen. Diese positiven Ionen sind ordentlich in einem Gitter organisiert. Die freigesetzten Elektronen bilden eine Elektronenwolke, die sich über das gesamte Gitter erstreckt. Es bilden sich metallische Kristalle.

Eigenschaften von Kristallen und Molekülen

• Ionenkristalle:
  • Fest bei Raumtemperatur
  • Hohe Schmelzpunkte
  • Hart
  • Wasserlöslich
  • Im festen Zustand nicht leitfähig, aber in geschmolzenem Zustand
• Molekulare Kristalle (oder Moleküle):
  • Gase oder flüchtige Flüssigkeiten bei Raumtemperatur
  • Manche sind wasserlöslich
  • Schlechte elektrische Leiter
• Kovalente Kristalle (Netzwerke):
  • Fest bei Raumtemperatur
  • Sehr hart
  • Unlöslich
  • Sehr schlechte elektrische Leiter
• Metallische Kristalle:
  • Fest bei Raumtemperatur
  • Duktil (ziehbar)
  • Schmiedbar (verformbar)
  • Metallischer Glanz
  • Gute elektrische Leiter

Chemische Formeln und Zusammensetzung

• Summenformel: Beschreibt die Zusammensetzung von Molekülen (Gruppen von Atomen).
• Empirische Formel: Beschreibt die Zusammensetzung von Kristallgittern.
• Molekulargewicht: Ist die Summe der Atommassen der Atome, aus denen die Formeleinheit besteht. Es ist eine relative Größe.
• Prozentuale Zusammensetzung: Einer Verbindung gibt an, welcher Prozentsatz ihrer molekularen Masse auf die jeweiligen Bestandteile entfällt.