Unterschiede: Kovalente Festkörper vs. molekulare Stoffe

Kovalente Festkörper vs. molekulare Stoffe

Erklären Sie die Unterschiede zwischen der Art der Verbindung, den Eigenschaften kovalenter Festkörper-Atome und molekularer Stoffe.

Bindungskräfte und Aggregatzustände

Kovalente molekulare Stoffe sind durch intermolekulare Kräfte miteinander verbunden, die im Allgemeinen schwach sind. Daher neigen diese Substanzen dazu, bei Standardbedingungen (STP) Gase oder Flüssigkeiten zu sein. Im Gegensatz dazu sind atomare kovalente Feststoffe wie Diamant oder Kieselsäure durch kovalente Bindungen verknüpft, die sehr stark sind. Dies führt zu einem stärkeren Zusammenhalt zwischen den Atomen, weshalb sie bei STP fest sind.

Siedetemperaturen und Kratzfestigkeit

Molekulare Substanzen haben niedrige Siedetemperaturen, da bereits eine geringe thermische Bewegung die intermolekularen Bindungen aufbrechen kann. Kovalente Feststoffe hingegen weisen viel höhere Schmelz- und Siedetemperaturen auf, da diese Bindungen zudem eine große Beständigkeit gegen Zerkratzen (Kratzfestigkeit) bieten.

Löslichkeit in verschiedenen Lösungsmitteln

Hinsichtlich der Löslichkeit gilt: Polare Substanzen sind in polaren Lösungsmitteln wie Wasser (durch die Anziehung von Ladungen) löslich und in unpolaren Lösungsmitteln unlöslich. Unpolare Substanzen hingegen sind nur in unpolaren Lösungsmitteln wie Benzol löslich, da nur so Wechselwirkungen zwischen gelöstem Stoff und Lösungsmittel entstehen. Starke kovalente Gitter sind jedoch aufgrund der Art ihrer Verknüpfung in keinem Lösungsmittel löslich.

Erklärungen zu chemischen Phänomenen

Siedetemperaturen von H2O, H2S, H2Se und H2Te

D) Unter den Verbindungen H2O, H2S, H2Se und H2Te weist Wasser (H2O) die höchste Siedetemperatur auf.

Dies liegt daran, dass Wassermoleküle durch Wasserstoffbrückenbindungen verbunden sind. Diese sind sehr stark und benötigen daher eine höhere Temperatur, um aufgebrochen zu werden.

Leitfähigkeit von Ionenverbindungen

A) Ionenverbindungen sind im festen Zustand schlechte Leiter und gut leitend, wenn sie geschmolzen sind.

Ionenverbindungen sind im festen Zustand schlechte Leiter der Elektrizität, da sie im Gegensatz zu Metallen keine freien Elektronen besitzen, die sich bei einer Potentialdifferenz bewegen könnten. Wenn sie jedoch geschmolzen oder in wässriger Lösung vorliegen, verschwindet die starre Ionenbindung. Die Ionen werden beweglich und können als freie Ladungsträger Elektrizität leiten, sobald eine Potentialdifferenz angelegt wird.

Verdampfung von Methan

B) Obwohl Methan eine Verbindung mit kovalenten Bindungen ist, brechen diese beim Verdampfen nicht.

Beim Verdampfen von Methan (das bei Raumtemperatur ein Gas ist) werden keine kovalenten Bindungen aufgebrochen. Es werden lediglich die schwachen intermolekularen Bindungen geschwächt oder gebrochen. Dadurch werden die Methan-Moleküle stärker zerstreut, aber die kovalenten C-H-Bindungen innerhalb der CH4-Moleküle bleiben bestehen.

Verformbarkeit von Metallen vs. Ionengittern

C) Im Gegensatz zu ionischen Festkörpern sind Metalle dehnbar und verformbar.

Dies liegt daran, dass in ionischen Festkörpern durch einen Schlag das Kristallgitter verzerrt wird. Dabei nähern sich Ladungen gleichen Vorzeichens an, stoßen sich ab und führen dazu, dass der Kristall bricht. Im metallischen Festkörper hingegen ist das Kation-Netzwerk von einer Elektronengas-Wolke umgeben. Diese hält die Struktur zusammen und bewahrt den Zusammenhalt auch bei mechanischer Einwirkung. Daher weisen Metalle gute mechanische Eigenschaften auf: Sie sind duktil (können zu Draht gezogen werden) und verformbar (können in Platten gewalzt werden).