Elektronegativität, Ionenbindung, Nomenklatur, Stöchiometrie

CHEMIE
KAPITEL 1 – AUFBAU DER MATERIE
Timm Wilke
Georg-August-Universität Göttingen
Wintersemester 2014 / 2015
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Die chemische Bindung

d
Folie 2
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 3
Die chemische Bindung

Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen Atomen

Bindungen mit geeigneten Partnern günstiger, stabiler
– Erinnerung: Streben nach Edelgaskonfiguration. Elemente streben
bei der Bildung chemischer Bindungen danach, in ihrer äußeren
Schale eine Edelgaselektronenkonfiguration zu erreichen
(Oktettregel).

4 Arten chemischer Bindungen (Kovalente Bindungen,
Ionenbindungen, Metallische Bindungen, Schwache Bindungen)
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 4
Kovalente Bindung

Atome „teilen“ sich Valenzelektronen

Orbitale überlappen, Valenzelektronen befinden sich
zwischen den beiden Kernen

Einzel-, Doppel-, Dreifachbindungen möglich – abhängig
von der Oktettregel
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 5
Kovalente Bindung

Beispiel: Chlor besitzt 7 Valenzelektronen und
benötigt ein weiteres für die Edelgaskonfiguration.
Daher teilen sich zwei Chloratome ein Elektronenpaar.

Beide Atome besitzen somit Edelgaskonfiguration.
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 6
Wer reagiert mit wem?
Element-Gruppe
I
Alkalimetalle
Abgabe von 1 Elektron
Erdalkalimetalle
Abgabe von 2 Elektronen
Aluminium-Gruppe
Abgabe von 3 Elektron
Sauerstoff-Schwefel-Gruppe
Aufnahme von 2 Elektronen
II
III
VI
Elektronenübertragung
VII
Halogene
Aufnahme von 1 Elektron
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 7
Aufgaben

Warum kommt Brom in Reinform nur molekular vor
(als Br2 d.h. als Molekül aus zwei Bromatomen)?

Wasserstoff und Lithium besitzen beide ein
Valenzelektron. Kommen sie ebenfalls molekular vor?

Sauerstoff kommt ebenfalls molekular vor – wie
könnte das erklärt werden?
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 8
Zusammenfassung: Kovalente Bindung

Atombindung (kovalente Bindung) entsteht durch Durchdringung der
Valenzelektronenschalen

Es findet keine Elektronenübertragung statt!

Es entstehen gemeinsame Elektronenpaare (Bindungselektronen)

Wechselwirkungsenergie (Bindungsenergie) entsteht durch Anziehung
der Bindungselektronen durch beide Atomkerne

Atome sind durch mindestens ein Elektronenpaar miteinander
verknüpft. Neben den Einfachbindung gibt es auch Doppelbindungen,
Dreifachbindungen und Vierfachbindungen.
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 9
Elektronegativität

Bindungselektronen befinden sich bei identischen
Atomen genau in der Mitte zwischen den Kernen

Bei verschiedenen Atomen verschiebt sich das
bindende Elektronenpaar und das Ladungszentrum
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Elektronegativität
Folie 10
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 11
Elektronegativität

Die Anziehungskraft der Kerne resultiert aus dem
Verhältnis von Kernladung und Atomradius

Elektronegativität ist die Fähigkeit eines Atoms,
die bindenden Elektronenpaare an sich zu ziehen

Je unterschiedlicher die Elektronegativität, desto
näher befindet sich das bindende Elektronenpaar am
elektronegativeren Kern
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 12
Elektronegativität

Relativ hohe Kernladung und kleiner Atomradius
 Hohe Elektronegativität.
– Beispiel: Fluor. Zwei Schalen, 9 Protonen.
Elektronegativität: 4,17 (Maximum)

Relativ geringe Kernladung und großer Atomradius
 Geringe Elektronegativität.
– Beispiel: Natrium. Drei Schalen, 11 Protonen.
Elektronegativität: 1,01
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Elektronegativität

Tabelle der Elektronegativitäten
Folie 13
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 14
Elektronegativität

Elektronegativität nimmt innerhalb einer Periode zu
(gleicher Atomradius, Kernladung nimmt zu)

Elektronegativität nimmt innerhalb
einer Hauptgruppe ab (größerer Einfluss
des Atomradius)
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 15
Elektronegativität - Ladungsverteilung
Verschiebung des bindenden
Elektronenpaars sorgt für
unterschiedliche Ladungsschwerpunkte. Diese werden
Partialladungen genannt, sind
jedoch keine Ionenladungen!
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Aufgaben:

Welches Element besitzen eine größere Elektronegativität und
warum?
– Kohlenstoff (C) oder Silicium (Si)
– Stickstoff (N) oder Sauerstoff (O)?

Warum haben Edelgase
keinen Elektronegativitätswert?
Folie 16
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 17
Ionenbindungen

Kovalente Bindungen zwischen Nichtmetallen –
Ionenbindungen oft zwischen Metallen und
Nichtmetallen.

Übergang zwischen kovalenter und Ionenbindung:
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 18
Ionenbindungen

Elektronegativitätsdifferenz (=D EN) entscheidend:
 D EN: 0 – 0,4: kovalent (bindendes Elektronenpaar relativ
mittig)
 D EN: 0,5 – 1,6: polar (bindendes Elektronenpaar stark zu
einer Seite verschoben)
 D EN: ab 1,7: ionisch (Elektron komplett übertragen,
Anziehung zweier Ionen im Gitter)
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Ionenbindung

Typisches Beispiel: NaCl
(Kochsalz)

Wechselwirkungsenergie
(Gitterenergie kommt durch
elektrostatische
Anziehungskräfte zustande

Voraussetzung:
Elektronenübertragung
Folie 19
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Ionenbindung
Eigenschaften von Ionenverbindungen
-
sind bei Zimmertemperatur (in der Regel) Feststoffe
-
sie bilden dreidimensionale Ionengitter
-
in der Regel hohe Schmelztemperaturen (z.B. NaCl: 801 °C)
-
sind stark polar und lösen sich in der Regel gut in polaren
Lösungsmitteln wie Wasser
-
leiten in wässriger Lösung und im geschmolzenen Zustand den
elektrischen Strom
Folie 20
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Aufgaben:

Welche Bindungstypen liegen vor?
– Natriumchlorid (NaCl)
– Schwefelwasserstoff (H2S)
– Fluorwasserstoff (HF)
– Kupfersulfid (CuS)
– Methan (CH4)
Folie 21
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Nomenklatur
Folie 22
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 23
Aufgaben
1: Benennt folgende Verbindungen und ergänzt die Indizes:
Ca F
Al Cl
Zn S
K SO4
Cs O
Mg O
2) In der Anzahl welcher Elementarteilchen stimmen alle Ionen mit den
Atomen überein, aus denen sie entstanden sind ?
3) Welche Eigenschaft ist für die Unterteilung in Kationen und Anionen
entscheidend ?
Kapitel 1 – Aufbau der Materie
Folie 24
Rechtliches

Abbildungsnachweis:
Folie 1:
http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/de/ch/2/oc/physikalische_grundlagen/chemische_bindung/hybridisierung/sp3/ethan.g
if
http://www.br-online.de/bildung/databrd/chv8.htm/chv8b01.jpg
http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/Gif_bilder/Metalle/dreieck_bunt.png
Folie 7:
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/11/aac/vorlesung/kap_4/vlu/ionenb.vlu/Page/vsc/de/ch/11/aac/vorlesung/kap_4
/kap4_4/kap44_3.vscml.html
Folie 11: http://de.wikipedia.org/wiki/Elektronegativität
Copyrightvermerk und Lizenzen:
Alle Rechte an den Inhalten dieser eLearning-Materialien liegen beim Autor oder den jeweiligen Urheberrechtsinhabern. Sämtliche
Bilder und Texte sind entweder vom Autor selbst fotografiert, verfasst oder sind gemeinfrei, es sei denn, es ist eine andere Quelle
angegeben. Kein Teil dieses Materials darf ohne ausdrückliche schriftliche Genehmigung des Autors veröffentlicht, vervielfältigt oder
für Internet-Seiten verwendet werden, auch nicht in abgeänderter Form. Die Daten oder Teile der Homepage dürfen nicht auf fremden
Datenträgern, Kopien, Druckwerken, auf CD-ROM oder anderen Datenspeichermöglichkeiten erscheinen.
Haftungsausschluss:
Die Benutzung der hier vorliegenden Informationen geschieht auf vollkommen eigene Verantwortung. Haftung für Schäden oder
Verluste, die beim Umgang mit den hier beschriebenen Stoffen oder bei der Durchführung von chemischen Versuchen entstehen, ist
ausgeschlossen; ebenso wie Schadensersatzforderungen oder Gewährleistungsansprüche aufgrund falscher oder fehlender Angaben.
Die Angaben zu den Stoffen und Experimentieranleitungen wurden jedoch sorgfältig und nach bestem Gewissen erstellt und sind in
jedem Falle zu beachten,.

Download Report