Grundlagen der Chemie: Elemente, Periodensystem & Bindungen

Grundlagen der Chemie: Definitionen & Konzepte

Definitionen chemischer Begriffe

Ein chemischer Stoff ist jede Substanz, die durch chemische Reaktionen in andere, einfachere Substanzen zerlegt werden kann, wobei ihre charakteristischen physikalischen und chemischen Eigenschaften erhalten bleiben.

Metallische Elemente sind Feststoffe bei Raumtemperatur, die Glanz aufweisen, Wärme und Elektrizität gut leiten sowie formbar und duktil sind.

Nichtmetalle sind Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase bei Raumtemperatur, die in der Regel keinen Glanz aufweisen, Wärme oder Elektrizität schlecht leiten und spröde sind.

Das Periodensystem der Elemente

Das Periodensystem ist eine systematische Klassifizierung der chemischen Elemente. Es ordnet die Elemente in Zeilen, genannt Perioden, in aufsteigender Reihenfolge ihrer Ordnungszahl und in Spalten, genannt Gruppen, die Elemente mit ähnlichen chemischen Eigenschaften zusammenfassen.

Die systematische Einteilung des Periodensystems umfasst:

• Innere Übergangsmetalle
• Hauptelemente, wie:
  • Wasserstoff
  • Alkalimetalle
  • Erdalkalimetalle
  • Bor-Gruppe
  • Kohlenstoff-Gruppe
  • Stickstoff-Gruppe
  • Chalkogene
  • Halogene
  • Edelgase

Chemische Bindungen: Arten & Eigenschaften

Warum Atome Bindungen eingehen

Atome binden sich, indem sie alle oder einen Teil ihrer äußersten Elektronen übertragen oder teilen. Dies geschieht, um ihre Energie zu senken und somit ihre Stabilität zu erhöhen. Durch diese Bindungen entstehen die verschiedenen Arten von Materie, von einzelnen Atomen über Moleküle bis hin zu Kristallen.

Arten chemischer Bindungen

Ionische Bindung

Die ionische Bindung entsteht durch die Verbindung eines metallischen Elements mit einem nichtmetallischen Element. Dabei gibt das Metall Elektronen an das Nichtmetall ab, wodurch beide zu Ionen werden – das Metall zu einem positiven Ion (Kation) und das Nichtmetall zu einem negativen Ion (Anion). Es entsteht eine starke elektrostatische Anziehung zwischen diesen Ionen, die typischerweise Kristallgitter bilden.

Kovalente Bindung (Atombindung)

Die kovalente Bindung tritt auf, wenn zwei nichtmetallische Elemente (oder ein Nichtmetall und Wasserstoff) Elektronen miteinander teilen. Beide Atome teilen sich dabei Elektronen, um Stabilität zu erreichen, oft indem sie eine äußere Schale mit acht Elektronen (Oktettregel) vervollständigen.

• Wenn sich nur wenige Atome kovalent verbinden, bilden sich Moleküle, die zu weichen Substanzen mit niedrigem Schmelzpunkt führen.
• Wenn sich viele Atome zu einer Kristallstruktur verbinden, bilden sich kovalente Kristalle, die sehr harte Substanzen mit sehr hohem Schmelzpunkt ergeben.

Metallische Bindung

Die metallische Bindung entsteht durch das Zusammenfügen von Atomen metallischer Elemente. Die Elektronen der Atome gehören nicht einzelnen Atomen, sondern sind allen gebundenen Atomen gemeinsam und bilden ein „Elektronenmeer“. Diese Elektronen sind delokalisiert und ermöglichen die typischen Eigenschaften von Metallen. Sie bilden Strukturen, die als Metallgitter bezeichnet werden.