Chemische Bindungen: Ionen-, Kovalente & Molekulare Kräfte

Chemische Bindungen

Chemische Bindungen entstehen, wenn Atome oder Ionen sich zusammenschließen, um Moleküle, Riesenmoleküle oder Kristallstrukturen zu bilden.

Oktettregel

Atome streben danach, durch Aufnahme, Abgabe oder Teilung von Elektronen eine vollständige Valenzschale mit acht Elektronen zu erreichen.

Ionenbindung

Eine Ionenbindung entsteht durch die elektrostatischen Kräfte zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen. Daraus bildet sich die charakteristische Form eines Ionenkristalls.

Kovalente Bindung

Eine kovalente Bindung entsteht, wenn Atome Elektronen paarweise teilen, sodass beide Atome ihre Valenzschale auffüllen und die Oktettregel erfüllen. Im Lewis-Modell wird dies durch Elektronenpaare dargestellt.

Elektronenwolken und Bindungskräfte

Nach dem Modell der elektronischen Wolken übt die Ladungsdichte zwischen den beiden Atomkernen eine anziehende Kraft auf beide Kerne aus. Abstoßende Kräfte sorgen für ein Gleichgewicht.

Bindungsenergie

Die Bindungsenergie ist die Energie, die benötigt wird, um eine Bindung zu trennen. Dieselbe Energie wird bei der Bildung der Bindung wieder freigesetzt.

Zwischenmolekulare Kräfte

• Dipol-Dipol-Kräfte: Wirken zwischen dem positiven Teil eines Dipolmoleküls und dem negativen Teil eines benachbarten Dipolmoleküls.
• London-Kräfte (Dispersionskräfte): Entstehen durch momentane Dipole, die aus der Bewegung der Elektronen resultieren.
• Wasserstoffbrückenbindungen: Treten zwischen einem Wasserstoffatom und einem stark elektronegativen Atom wie Fluor, Sauerstoff oder Stickstoff auf.

Eigenschaften molekularer Stoffe

• Gase: H₂, CO₂
• Flüssigkeiten: Br₂, H₂O, CH₃CH₂OH
• Feststoffe: I₂ (niedriger Schmelzpunkt), Glucose C₆H₁₂O₆

Eigenschaften ionischer Verbindungen

Reine ionische Verbindungen leiten im festen Zustand keinen Strom. In gelöstem oder geschmolzenem Zustand hingegen leiten sie den elektrischen Strom.

Eigenschaften von Metallen

Reine Metalle sind verformbar, da Schichten von Kationen über eine Gleitfläche verschoben werden können, ohne dass die Struktur bricht.

Eigenschaften einzelner Stoffe

• F₂ und I₂ sind bei Raumtemperatur gasförmig bzw. fest, je nach Molekülmasse und Kräften.
• Niedermolekulare Substanzen haben in der Regel einen niedrigen Schmelz- und Siedepunkt.
• HF hat einen höheren Siedepunkt als HCl, da Wasserstoffbrücken den Siedepunkt erhöhen.
• Ein höherer Schmelzpunkt bei Na gegenüber Cs ist korrekt, da Cs ein größeres Ion ist und die Bindung schwächer ist.
• Tetrachlorkohlenstoff (CCl₄) ist in Wasser unlöslich, in Benzol dagegen löslich, da beide unpolar sind.
• PH₃ kann als Ligand durch eine dative kovalente Bindung Ionen koordinieren; PH₄⁺ (Phosphonium) entsteht dabei.
• SiO₂ ist bei Raumtemperatur ein fester Stoff mit hohem Schmelz- und Siedepunkt, kein Gas.