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Bindungen - Referat
BINDUNGEN
Man unterscheidet zwischen drei Bindungstypen : Ionenbindung, Atombindung und Metallbindung.
Ionenbindung
Findet statt zwischen Metall und Nichtmetall und das Endprodukt davon ist ein Salz. Durch die Ionisierungsenergie wird das Metall zu einem Kation und durch Elektronenaffinität wird das Nichtmetall zu einem Anion., Anion und Kation ziehen sich elektrostatisch an.
Ionisierungsenergie: Ist jene Energie die nötig ist, um ein Elektron aus der Hülle eines neutralen Atoms zu entfernen. (im Gaszustand)
Aus x wird x+, also ein Kation
2 Ionisierungsenergie: aus x wird x2+
Die Ordnungszahl ist die Anzahl der Ionisierungsenergien.
z.B.: Na11 kann man höchstens 11 mal ionisieren.
Die Ionisierungsenergie ist umso höher, je stabiler der Zustand des Atoms ist.
Ionisierungsenergien ist ein Mass wie fest Elektronen gebunden sind.
Im Periodensystem nimmt die Ionisierungsenergie von oben nach unten ab, weil die Atome immer größer und daher immer instabiler werden. Von links nach rechts nehmen sie zu weil die Atome immer mehr Elektronen in der äußersten Schale haben.
Elektronenaffinität: Ist jene Energie die abgegeben wird, wenn einem neutralen Atom ein Elektron hinzugefügt wird.
Aus x wird x-, also ein Anion
Dies ist ein exotermer Vorgang. Im Periodensystem nimmt die Affinität von links nach recht zu.
Bei der Bildung des Gitters wird Energie frei = Gitterenergie.
Eigenschaften:
• Fest/Temperatur:
Die Endprodukte sind Feststoffe und haben einen sehr hohen Schmelzpunkt, der größer als 1000° C ist. Die Gitterenergie muss aufgebracht werden.
• Leitfähigkeit: bezeichnet man die Fähigkeit eines chemischen Stoffes im Raum zu transportieren.
Leitfähig sind Salzlösungen zwischen Salz und Wasser und Salzschmelzen, nicht leitfähig ist festes Salz.
• Spaltbarkeit/Druck:
Sie sind spröde und haben ebene Bruchflächen. (Plakat-Zeichnung)
• Löslichkeit:
Ionen haben im Wasser eine Hydrathülle bei deren Bildung Energie frei wird. Diese Energie wird Hydratisierungsenergie (HE) genannt. Wenn die HE größer ist als die Gitterenergie (GE), wie zum Beispiel bei der Natronlauge erwärmt es sich beim Lösen, daher ist sie löslich.
Wenn die HE gleich der GE ist, wie zum Beispiel NaCl, entsteht kein Temperatureffekt, ist aber löslich. Wenn aber die HE kleiner der GE ist, ist sie wasserunlöslich.
Atombindung
Findet zwischen Nichtmetall und Nichtmetall statt und das Endprodukt ist ein Molekül. Atombindung kann durch Hauptvalenz oder durch Nebenvalenz zustande kommen. Die Hauptvalenz ist die Bindung durch gemeinsame Elektronenpaare, dass heißt zwei einfach besetzte Atomorbitale werden zu einem zweifach besetztem Molekülorbital.
Orbital: Ist ein Raum wo sich die Elektronen befinden.
Oktettregel: Jedes Atom strebt nach dem Edelgaszustand. Edelgase besitzen 8 Elektronen in der Außenschale.
Nebenvalenz: Zwischen Molekülen gibt es Anziehungen, z.B.:
1. Dipol-Dipol-Wechselwirkung: zwischen Dipolen wirken elektrostatische Anziehungskräfte, die Dipol-Dipol-Kräfte. (Anziehung 1/100 einer Atombindung)
2. Wasserstoffbrücke: ist eine Wechselwirkung eines positiv polarisierten H mit einem nichtbindenden Elektronenpaar eines negativ polarisierten Atoms. Ist stärker als die normale Dipol-Dipol-Wechselwirkung. (Anziehung 1/10 einer Atombindung)
3. Van-Der-Waals-Kraft: Durch kurzfristige Ladungsverschiebung in der Elektronenhülle entsteht ein schwacher Dipol, der seinerseits ein Nachbarmolekül polarisiert. Die Van-der-Waals-Kraft ist eine Wechselwirkung zwischen spontanem und induziertem Dipol. (Anziehung 1/1000 einer Atombindung)
Eigenschaften:
• Fest/Temperatur:
Schmelz- und Siedepunkte sind proportional zur Molekülgröße und zur Kraft, die das Gitter zusammen hält.
Bei Molekülgittern mit der VdW-Kräfte sind kleine Moleküle Gase (CH4), mittlere Moleküle Flüssigkeiten (C8H18) und große Moleküle Feststoffe (C20H42).
Molekülgittern mit H-Brücken sind 100x stärker als VdW. H2O ist Flüssigkeit.
Atomgitter mit Atombindungen sind 1000x stärker als VdW-Kräfte. Endprodukte wie z.B C(Diamant, Graphit) und SiO2 (Quarz) sind Feststoffe.
• Leitfähigkeit:
Sind meist gute Isolatoren, außer C in Form von Graphit.
Isolatoren: Ein Isolator hat eine geringe Leitfähigkeit, deshalb hemmt er den Fluss des elektrischen Stromes.
• Spaltbarkeit/Druck:
Endprodukte können spröde sein, zum Beispiel Kristalle oder Hartplastik (=Atomgitter) und haben unebene Bruchflächen. Sie können verformbar sein, wie z.B.: Wachs und auch elastisch bei Kunststoffe, Gummi. (=Molekülgitter)
• Löslichkeit:
Polare Moleküle sind wasserlöslich (hydrophil). Unpolare Moleküle sind wasserunlöslich (hydrophob = löslich in Fett, Benzin, Öl…)
Bei Molekülgitter sind einzelne Moleküle durch Nebenvalenzen angeordnet.
Bei Atomgitter sind Atome durch Atombindungen miteinander verbunden, der ganze Kristall ist ein Molekül.
Metallbindung
Findet statt zwischen Metall und Metall. Die Endprodukte sind Metall und Legierungen (Metallmischungen). Atomrümpfe- sind Metalle ohne Valenzelektronen- und Elektronengas- sind die abgegebenen Valenzelektronen- ziehen sich elektrostatisch an.
Eigenschaften:
• Fest/Temperatur:
Endprodukte sind Feststoffe und schmelzen meist bei niedrigeren Temperaturen als Salze. Ausnahme ist Quecksilber.
• Leitfähigkeit:
Sie sind gute Leiter.
• Spaltbarkeit/Druck:
Endprodukte sind verformbar. Metalle kann man schmieden und walzen.
• Löslichkeit:
Metalle sind nicht wasserlöslich, aber manche reagieren mit Wasser oder Säure. (Redox)
Edelmetalle reagieren nicht, wie z.B. Gold, Quecksilber, Silber, Kupfer
Bei der Metallbindung bestehen die Gitter aus Atomrümpfen, dazwischen befinden sich frei bewegliche Elektronen, die für elektrostatischen Zusammenhalt sorgen.
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