Chemische Bindungen: Ionenbindung, Kovalente Bindung & Eigenschaften

Chemische Bindungen: Ionenbindung, Kovalente Bindung & Eigenschaften

Ionenbindung

Diese Bindung tritt auf, wenn Atome der metallischen Elemente (insbesondere die der Gruppen 1, 2 und 13, die weiter links im Periodensystem liegen) mit nichtmetallischen Atomen (Elemente auf der rechten Seite im Periodensystem, vor allem die Gruppen 16 und 17) reagieren. Eine Ionenbindung bildet sich typischerweise, wenn die Elektronegativitätsdifferenz (ΔEN) zwischen den beteiligten Atomen größer als 1,7 ist.

In diesem Fall geben die Metallatome Elektronen an die Nichtmetallatome ab, wodurch positive bzw. negative Ionen entstehen. Diese entgegengesetzt geladenen Ionen werden durch starke elektrostatische Kräfte angezogen, wodurch sie fest gebunden sind und eine ionische Verbindung bilden. Diese elektrischen Kräfte nennen wir Ionenbindung.

Eigenschaften von Ionenverbindungen

• Sie liegen bei Raumtemperatur fest vor.
• Sie weisen hohe Schmelz- und Siedepunkte auf.
• Sie sind gute elektrische Leiter, wenn sie geschmolzen oder in Wasser gelöst sind.
• Im festen Zustand sind sie spröde und brechen leicht.
• Sie sind schlechte Wärmeleiter.
• Sie lösen sich leicht in Wasser.
• Im festen Zustand bilden sie dreidimensionale Gitterstrukturen (Kristallgitter).

Kovalente Bindungen

Kovalente Bindungen sind die Kräfte, die Nichtmetallatome (Elemente rechts im Periodensystem, z.B. C, O, F, Cl) zusammenhalten. Diese Atome haben viele Elektronen in ihrer äußeren Schale (Valenzelektronen) und neigen dazu, Elektronen aufzunehmen, um die stabile Elektronenkonfiguration eines Edelgases zu erreichen. Daher können nichtmetallische Atome Elektronen nicht vollständig übertragen, um entgegengesetzt geladene Ionen zu bilden.

In diesem Fall wird die Bindung durch den Austausch eines Elektronenpaares zwischen zwei Atomen gebildet, wobei jedes Atom ein Elektron beisteuert. Das gemeinsame Elektronenpaar gehört beiden Atomen und hält sie zusammen, sodass beide die Elektronenkonfiguration eines Edelgases erreichen. Dabei entstehen üblicherweise Moleküle: kleine Gruppen von Atomen, die durch kovalente Bindungen verbunden sind. Eine kovalente Bindung bildet sich typischerweise, wenn die Elektronegativitätsdifferenz (ΔEN) zwischen den beteiligten Atomen zwischen 0 und 1,7 liegt.

Arten von kovalenten Bindungen

Polare kovalente Bindung

Polare kovalente Bindungen bilden sich, wenn die Elektronegativitätsdifferenz (ΔEN) zwischen den beteiligten Atomen zwischen 0 und 1,7 liegt. Dies führt zu einer ungleichen Verteilung der Elektronen innerhalb der Bindung, wodurch Teilladungen entstehen. Beispiele sind zweiatomige Moleküle wie HCl oder mehratomige Moleküle, bei denen das zentrale Atom unterschiedliche Bindungspartner hat.

Unpolare kovalente Bindung

Unpolare kovalente Bindungen werden durch die Vereinigung von Atomen mit gleicher oder sehr ähnlicher Elektronegativität (ΔEN ≈ 0) gebildet. Dies führt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Elektronen. Beispiele sind homoatomare Moleküle wie H₂, N₂ oder O₂.

Koordinative kovalente Bindung (Dativbindung)

Eine koordinative kovalente Bindung (auch Dativbindung genannt) tritt auf, wenn nur eines der beteiligten Atome das Elektronenpaar für die Bindung bereitstellt. Diese Bindungen sind immer polar. Beispiele finden sich in Molekülen wie H₂SO₄ und HNO₃.

Molekulare Substanzen

Molekulare Substanzen bilden diskrete Moleküle, die durch intermolekulare Kräfte miteinander verbunden sind. Abhängig von der Molekülmasse und der Stärke dieser Kräfte können sie bei Raumtemperatur fest, flüssig oder gasförmig sein.

Eigenschaften von molekularen Substanzen

• Sie haben niedrigere Schmelz- und Siedepunkte im Vergleich zu Ionenverbindungen oder Netzwerk-Substanzen.
• Sie sind schlechte Wärme- und Stromleiter.
• Polare Moleküle sind in Wasser löslich, unpolare Moleküle sind unlöslich.
• Sie sind oft weich und haben eine geringe mechanische Beständigkeit.
• Beispiele: Kohlendioxid (CO₂), Sauerstoff (O₂), Wasser (H₂O) und Ethanol (C₂H₅OH).

Netzwerk- oder Atomgitter-Substanzen

Netzwerk- oder Atomgitter-Substanzen bestehen aus einer unbestimmten Anzahl von Atomen, die durch kovalente Bindungen in einem dreidimensionalen Gitter miteinander verbunden sind.

Eigenschaften von Netzwerk-Substanzen

• Sie sind durch sehr hohe Schmelz- und Siedepunkte gekennzeichnet.
• Sie sind extrem hart.
• Sie sind in den meisten Lösungsmitteln unlöslich.
• Sie leiten den elektrischen Strom nicht (Ausnahmen wie Graphit).
• Beispiele: Diamant, Graphit und Quarz (SiO₂).