Chemische Bindungen und Reaktionen: Ein Leitfaden
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Chemische Reaktionen und Bindungstypen
Reaktionen mit Metallen
Metall + O2 → Basisches Oxid
Basisches Oxid + H2O → Hydroxid
Hydroxid → Salz + H2O
Metall + H2O → Hydrid
Reaktionen mit Nichtmetallen
Nichtmetall + O2 → Saures Oxid
Saures Oxid + H2O → Säure
Säure → Salz + H2O
Basische Oxide
Basische Oxide sind binäre Verbindungen, die durch die Reaktion eines Metalls mit Sauerstoff entstehen.
Beispiele:
Na + O2 → Na2O
Ca + O2 → CaO
Al + O2 → Al2O3
Basische Oxide reagieren mit Wasser zu Hydroxiden:
Na2O + H2O → 2NaOH
CaO + H2O → Ca(OH)2
Al2O3 + 3H2O → 2Al(OH)3
Bindungstypen
Elektronegativität
Die Elektronegativität ist ein Maß für die Fähigkeit eines Atoms oder einer Atomgruppe, Elektronen anzuziehen. Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Nomenklatur und Formulierung chemischer Verbindungen.
Kovalente Bindungen
Atome können verschiedene kovalente Bindungen bilden:
- Einfachbindung: Zwei Atome teilen sich ein Elektronenpaar.
- Mehrfachbindungen: Zwei Atome teilen sich mehrere Elektronenpaare.
Eine kovalente Bindung entsteht zwischen Atomen mit ähnlicher Elektronegativität. Die Bindungselektronen werden von beiden Atomen geteilt.
Wasserstoffbrückenbindungen
Eine Wasserstoffbrückenbindung ist eine Anziehungskraft zwischen einem elektronegativen Atom und einem Wasserstoffatom, das kovalent an ein anderes elektronegatives Atom gebunden ist.
Ionische Bindungen
Eine ionische Bindung entsteht bei einer Elektronegativitätsdifferenz von 1,7 oder größer. Bei einer Differenz kleiner als 1,7 spricht man von einer polaren kovalenten Bindung. Bei einer Differenz von 0 oder nahe 0 handelt es sich um eine unpolare kovalente Bindung.
Modelle und Theorien
Elektronenwolken-Theorie
Nach diesem Modell geben Metallatome ihre Valenzelektronen an eine Elektronenwolke ab, die die Metallatome umgibt.
Bandtheorie
Die Bandtheorie basiert auf der Überlappung von Atomorbitalen zu Molekülorbitalen in einem Molekül.
Kubische Theorie
Während der Kristallisation ordnen sich die Moleküle oder Ionen einer Verbindung in einer bestimmten Weise an. Sie bewegen sich in verschiedene Richtungen und bilden schließlich eine feste Struktur mit definierten Oberflächen und Ecken. Bei organischen Verbindungen ist die Kristallisation besonders selektiv, da die Kristalle nur durch Anlagerung von Molekülen des gleichen Typs wachsen (Krubsack, 1973).