Grundlagen der chemischen Bindungen und Stöchiometrie

Oktettregel

Die Oktettregel beschreibt die Bildung von Verbindungen, bei denen Atome Elektronen gewinnen oder austauschen, um acht Elektronen auf ihrer äußeren Schale zu erreichen.

Moleküle

Moleküle bestehen aus einer Reihe von Atomen und sind im Allgemeinen klein. Man unterscheidet zwischen:

• Elementmolekülen: Bestehen aus Atomen desselben Elements.
• Verbindungsmolekülen: Bestehen aus verschiedenen Atomen.

Beispiele sind zweiatomige oder dreiatomige Moleküle.

Kristalle

Kristalle bestehen aus einer Vielzahl von Atomen, Ionen oder Molekülen, die in der Regel groß sind und in einem regelmäßigen, dreidimensionalen Gitter angeordnet sind.

Ionische Bindung

Eine ionische Bindung entsteht durch die Verbindung eines Metalls mit einem Nichtmetall. Dabei neigen Atome dazu, Elektronen zu gewinnen oder zu verlieren, um eine stabile Konfiguration zu erreichen:

• Metalle: Geben Elektronen ab und bilden positive Ionen (Kationen).
• Nichtmetalle: Nehmen Elektronen auf und bilden negative Ionen (Anionen).

Die entgegengesetzt geladenen Ionen ziehen sich an und werden durch elektrische Kräfte zusammengehalten. Eine große Anzahl dieser Ionen bildet einen ionischen Kristall.

Eigenschaften ionischer Kristalle

• Fest bei Raumtemperatur und zäh.
• Löslich in H₂O.
• Leiten im festen Zustand keinen Strom, da die Ionen im Kristallgitter fixiert sind.
• Leiten Strom, wenn sie geschmolzen oder gelöst sind.

Kovalente Bindungen

Eine kovalente Bindung entsteht durch die Verbindung zweier Nichtmetalle, bei der Elektronen gemeinsam genutzt werden.

Arten kovalenter Verbindungen

• Molekulare Substanzen: Die Atome innerhalb der Moleküle sind fest gebunden, die Kräfte zwischen den Molekülen sind jedoch schwach. Dies erklärt, warum die meisten dieser Stoffe bei Raumtemperatur Gase oder flüchtige Flüssigkeiten sind, Wärme oder Strom nicht leiten und schlecht wasserlöslich sind.
• Kovalente Kristalle: Hierbei bilden die Bindungen in alle Richtungen ein Kristallgitter. Sie sind fest, haben sehr hohe Schmelzpunkte, leiten weder Wärme noch Strom und sind in H₂O unlöslich.

Metallische Bindung

Bei der metallischen Bindung geben Metallatome ihre Valenzelektronen in eine gemeinsame „Elektronengaswolke“ ab. Die positiven Ionen sind in diesem dreidimensionalen Netzwerk komprimiert angeordnet.

Eigenschaften von Metallen

• Fest bei Raumtemperatur (außer Quecksilber).
• Gute Leiter für Wärme und Strom durch freie Elektronen.
• Verformbar und schmiedbar.
• Besitzen einen metallischen Glanz.
• Reagieren teilweise mit Luft zu Oxiden (Edelmetalle wie Gold reagieren nicht).

Das Mol

Das Mol ist eine Stoffmenge, die so viele Einheiten enthält, wie Atome in 12 g Kohlenstoff-12 enthalten sind.