Grundlagen der Chemie: Bindungen, Nomenklatur & Atomaufbau

Ionische Bindung: Eigenschaften und Bildung

Die ionische Bindung ist ein Verbindungstyp, der durch die Wechselwirkung zwischen einem Metall und einem Nichtmetall gebildet wird. Metalle bilden dabei positive Ionen (Kationen), während Nichtmetalle negative Ionen (Anionen) annehmen.

Eigenschaften ionischer Verbindungen:

• Sind in Wasser löslich.
• Sind hart und spröde.
• Haben eine ionische Kristallstruktur.

Kovalente Bindung: Merkmale und Typen

Die kovalente Bindung wird zwischen Atomen von Nichtmetallen gebildet, wie man es beispielsweise bei zweiatomigen Gasmolekülen beobachten kann. Die Atome teilen ein oder mehrere Elektronenpaare, um das äußere Oktett zu vervollständigen.

Eigenschaften kovalenter Verbindungen:

• Leiten in der Regel keinen elektrischen Strom (als Feststoffe).
• Haben eine atomare oder molekulare Kristallstruktur.

Klassifizierung kovalenter Bindungen:

• Polar: Ungleiche Elektronenverteilung.
• Nichtpolar: Gleichmäßige Elektronenverteilung.

• Koordinative kovalente Bindung

  Hierbei werden beide geteilten Elektronen von einem der Atome zur Verfügung gestellt.

Metallische Bindung: Eigenschaften und Struktur

Die metallische Bindung ist charakteristisch für Metalle und verleiht ihnen ihren typischen Glanz. Sie entsteht durch eine Wolke delokalisierter Elektronen, die negativ geladen ist und die positiv geladenen Metallionen zusammenhält.

Merkmale der metallischen Bindung:

• Hohe elektrische Leitfähigkeit.
• Hohe Wärmeleitfähigkeit.
• Duktilität (Verformbarkeit).

Grundlagen der chemischen Terminologie

Die chemische Nomenklatur und grundlegende Konzepte sind entscheidend für das Verständnis chemischer Reaktionen.

Valenz und Elektrovalenz

• Valenz: Die Fähigkeit eines chemischen Elements, sich mit anderen Elementen zu verbinden.
• Elektrovalenz: Die Anzahl der Elektronen, die ein Atom in einer ionischen Bindung abgibt oder aufnimmt.
• Kovalenz: Die Anzahl der Elektronenpaare, die ein Atom in einer kovalenten Bindung teilt.

Chemische Gleichungen

Eine chemische Gleichung ist eine symbolische Darstellung einer chemischen Reaktion, die die Ausgangsstoffe (Edukte) und Endprodukte (Produkte) sowie deren stöchiometrische Verhältnisse zeigt.

Chemische Nomenklatur: Oxide und Hydride

Benennung von Oxiden

Die Benennung von Oxiden folgt bestimmten Regeln:

• Traditionell: Oft basierend auf der Valenz des Metalls (z.B. Eisen(II)-oxid, Eisen(III)-oxid).
• Modern (IUPAC): Verwendet Präfixe und die Oxidationszahl in römischen Ziffern.
  • Beispiel: Mono-, Di-, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta-, Octa-, Deca- + Oxid + Name des Metalls + (Valenz in römischen Ziffern).

Nomenklatur von Hydriden

Hydride sind Verbindungen von Wasserstoff mit anderen Elementen. Hier einige Beispiele für die Nomenklatur von Nichtmetallhydriden:

• HF: Fluorwasserstoff (Gas) / Flusssäure (wässrige Lösung)
• HCl: Chlorwasserstoff (Gas) / Salzsäure (wässrige Lösung)
• HBr: Bromwasserstoff (Gas) / Bromwasserstoffsäure (wässrige Lösung)
• HI: Iodwasserstoff (Gas) / Iodwasserstoffsäure (wässrige Lösung)
• H₂S: Schwefelwasserstoff (Gas) / Schwefelwasserstoffsäure (wässrige Lösung)

Atomstruktur und Quantenzahlen

Massenzahl und Ordnungszahl

• Die Massenzahl (A) entspricht der Summe der Protonen und Neutronen, die im Atomkern gebunden sind.
• Die Ordnungszahl (Z) ist die positive ganze Zahl, die der Gesamtzahl der Protonen in einem Atomkern entspricht.
• Formeln: Z = Anzahl der Protonen; A = Anzahl der Protonen (p) + Anzahl der Neutronen (n).

Quantenzahlen

Quantenzahlen beschreiben den Zustand eines Elektrons in einem Atom:

• n: Hauptquantenzahl (Energielevel)
• l: Nebenquantenzahl (Azimutalquantenzahl, Form des Orbitals)
• m_l: Magnetische Quantenzahl (Orientierung des Orbitals im Raum)
• m_s: Spinquantenzahl (Spin des Elektrons)