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© em061 Chemische Bindungen Wenn Zwei sich mögen, ziehen sie zusammen! Wenn Zwei sich mögen, ziehen sie zusammen! Ganz klar: Der Vergleich hinkt! Atome.

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Präsentation zum Thema: "© em061 Chemische Bindungen Wenn Zwei sich mögen, ziehen sie zusammen! Wenn Zwei sich mögen, ziehen sie zusammen! Ganz klar: Der Vergleich hinkt! Atome."—  Präsentation transkript:

1 © em061 Chemische Bindungen Wenn Zwei sich mögen, ziehen sie zusammen! Wenn Zwei sich mögen, ziehen sie zusammen! Ganz klar: Der Vergleich hinkt! Atome ziehen nicht zusammen, weil sie sich mögen, sondern weil sie sich gegenseitig auf diese Art Vorteile verschaffen können. Ganz klar: Der Vergleich hinkt! Atome ziehen nicht zusammen, weil sie sich mögen, sondern weil sie sich gegenseitig auf diese Art Vorteile verschaffen können. Vorteile von Bindungen zwischen Atomen spielen sich in den Valenzschalen ab. Vorteile von Bindungen zwischen Atomen spielen sich in den Valenzschalen ab. Tönt das für dich chinesisch? Dann orientiere dich zuerst über Atommodelle, bevor du hier weiterarbeitest! Tönt das für dich chinesisch? Dann orientiere dich zuerst über Atommodelle, bevor du hier weiterarbeitest!

2 © em062 Chemische Bindungsarten Atombindungen: Atombindungen: Ionenbindung Ionenbindung Metallbindung Metallbindung Wasserstoffbrücken-Bindung Wasserstoffbrücken-Bindung Wir unterscheiden zwischen folgenden Bindungsarten: Einfachbindung Doppelbindung Dreifachbindung + - Cu H H (Auch kovalente Bindungen oder Elektronenpaarbindungen genannt) Elektronenpaarbindungen genannt)

3 © em063 Atombindungen: Einfachbindung Eine Einfachbindung entsteht, wenn zwei bindende Elektronenwolken zusammen gehen. Eine Einfachbindung entsteht, wenn zwei bindende Elektronenwolken zusammen gehen. Wenn sie ein Elektron ihres Bindungspartners mitbenutzen können, verfügen sie dadurch über eine vollständige Valenzschale. Wenn sie ein Elektron ihres Bindungspartners mitbenutzen können, verfügen sie dadurch über eine vollständige Valenzschale. Dies entspricht der 8er-Regel, die du auch unter dem Namen Edelgaskonfiguration kennst. Dies entspricht der 8er-Regel, die du auch unter dem Namen Edelgaskonfiguration kennst. Elemente der 1. Periode haben ihre K-Schale voll, wenn sie schon 2 Elektronen enthalten (H, He). Elemente der 1. Periode haben ihre K-Schale voll, wenn sie schon 2 Elektronen enthalten (H, He). Ein Beispiel für eine Einfachbindung ist Wasserstoff-Gas. Ein Beispiel für eine Einfachbindung ist Wasserstoff-Gas HH HH

4 © em064 Atombindungen: Doppelbindung Kohlendioxid entsteht bei der Atmung und der Verbrennung. Kohlendioxid entsteht bei der Atmung und der Verbrennung. Verfolge, wie wir uns das Molekül vorstellen können! Verfolge, wie wir uns das Molekül vorstellen können! Der Kohlenstoff besitzt 4 bindende Elektronenwolken. Der Kohlenstoff besitzt 4 bindende Elektronenwolken. Sauerstoff besitzt 2 bindende Elektronenwolken. Sauerstoff besitzt 2 bindende Elektronenwolken. Wenn Kohlenstoff 2 Sauerstoffatome als Bindungspartner hat, besitzen alle Valenzschalen je 8 Elektronen! Wenn Kohlenstoff 2 Sauerstoffatome als Bindungspartner hat, besitzen alle Valenzschalen je 8 Elektronen! Zwei Doppelbindungen halten das Molekül zusammen! Zwei Doppelbindungen halten das Molekül zusammen! C O2C O2 2 e e - 2 e e - 2 e e - OO C OO C

5 © em065 Atombindungen: Dreifachbindung Rund 79 % unserer Lufthülle besteht aus Stickstoff. Rund 79 % unserer Lufthülle besteht aus Stickstoff. Entwickle aus der Ordnungszahl das Atommodell für Stickstoff und klicke erst dann weiter! Entwickle aus der Ordnungszahl das Atommodell für Stickstoff und klicke erst dann weiter! Welche Bindung geht Stickstoff unter sich ein? Folgere! Welche Bindung geht Stickstoff unter sich ein? Folgere! Ein Molekül Stickstoff besteht aus 2 Stickstoffatomen. Ein Molekül Stickstoff besteht aus 2 Stickstoffatomen. N 2 hat die Strukturformel I N N I N 2 hat die Strukturformel I N N I Die Bindung heisst Dreifach- bindung. Die Bindung heisst Dreifach- bindung. 2 e e - NN

6 © em066 Atombindungen in Kohlenwasserstoffverbindungen Ein Molekül kann verschiedene Atombindungen enthalten! Ein Molekül kann verschiedene Atombindungen enthalten! sind Kohlenwasser- stoffverbindungen, die Einfachbindungen enthalten. Alkane sind Kohlenwasser- stoffverbindungen, die Einfachbindungen enthalten. Alkene sind Kohlenwasser- stoffe mit mindestens einer Doppelbindung. Alkine enthalten Dreifach- bindungen. C H H H H C H H H C H H H C H H C H H H C H H H MethanPropanEthan CH 4 C2H6C2H6 C3H8C3H8 C H H H H C C H H H H C C H H C H H C H H H H C H H C Ethen C2H4C2H4 Propen C3H6C3H6 Buten C4H8C4H8 C H C H Ethin C2H2C2H2

7 © em067 Ionenbindung Wenn Natrium und Chlor eine Bindung eingehen, entsteht Natriumchlorid, ein Salz. Wenn Natrium und Chlor eine Bindung eingehen, entsteht Natriumchlorid, ein Salz. Wir nennen dieses Salz Kochsalz. Wir nennen dieses Salz Kochsalz. Zeichne von den beteiligten Stoffen die Atommodelle! Zeichne von den beteiligten Stoffen die Atommodelle! Natrium schafft es nicht, seine Valenzschale mit 7 zusätzlichen Elektronen zu füllen. Es ist für Natrium einfacher, das äusserste Elektron abzugeben. Natrium schafft es nicht, seine Valenzschale mit 7 zusätzlichen Elektronen zu füllen. Es ist für Natrium einfacher, das äusserste Elektron abzugeben. So hat Natrium auf der nun äussersten Schale ebenfalls 8 e - So hat Natrium auf der nun äussersten Schale ebenfalls 8 e - Allerdings ist es jetzt elektrisch nicht mehr neutral. Es enthält mehr Protonen, als Elektronen. Deshalb ist es nun elektrisch positiv! Allerdings ist es jetzt elektrisch nicht mehr neutral. Es enthält mehr Protonen, als Elektronen. Deshalb ist es nun elektrisch positiv! Chlor hingegen braucht ein Elektron! Es wird elektrisch negativ! Chlor hingegen braucht ein Elektron! Es wird elektrisch negativ! Wir nennen solche Teile Ionen! Wir nennen solche Teile Ionen! + Na + Cl - Natrium-Ion Chlorid-Ion Gegenseitige Anziehung!

8 © em068 Ionenbindung: Kristallgitter Die entgegengesetzt geladenen Ionen ziehen sich gegenseitig an. Die entgegengesetzt geladenen Ionen ziehen sich gegenseitig an. Das heisst aber, dass neben jedem Natrium-Ion ein Chlorid-Ion Platz findet und umgekehrt. Das heisst aber, dass neben jedem Natrium-Ion ein Chlorid-Ion Platz findet und umgekehrt. Diese geometrische Ordnung führt zu einem Kristallgitter, das unter günstigen Bedingungen zu grossen Salzkristallen führt. Diese geometrische Ordnung führt zu einem Kristallgitter, das unter günstigen Bedingungen zu grossen Salzkristallen führt. Du kannst zu Hause selber solche Kristalle wachsen lassen: - mache eine gesättigte Salzlösung (Salz in Wasser auflösen) - giesse die Lösung in eine flache Schale - lass die Lösung über Tage langsam verdunsten - beobachte dann! Du kannst zu Hause selber solche Kristalle wachsen lassen: - mache eine gesättigte Salzlösung (Salz in Wasser auflösen) - giesse die Lösung in eine flache Schale - lass die Lösung über Tage langsam verdunsten - beobachte dann! Na + Cl - Na + Cl - Na + Cl - Na + Cl -

9 © em069 Ionenbindung: Salzlösung Sobald Salz in Lösung geht, zerfällt das Kristallgitter. Sobald Salz in Lösung geht, zerfällt das Kristallgitter. In Lösung werden die Ionen frei beweglich. Die Salzlösung ist nun ein Elektrolyth, ein elektr. Leiter! In Lösung werden die Ionen frei beweglich. Die Salzlösung ist nun ein Elektrolyth, ein elektr. Leiter! Werden die Elektroden einer Gleichstromquelle in die Salzlösung gestellt, … Werden die Elektroden einer Gleichstromquelle in die Salzlösung gestellt, … … so bewegen sich die Kationen (Na + -Ionen) zur negativen Kathode. … so bewegen sich die Kationen (Na + -Ionen) zur negativen Kathode. Dort können sie die reichlich vorhandenen Elektronen über- nehmen und zur Anode bringen. Dort können sie die reichlich vorhandenen Elektronen über- nehmen und zur Anode bringen. Die Anionen (Cl – -Ionen) werden von der Anode angezogen. Diese übernimmt das überzählige Elektron des Chlorid-Ions. Die Anionen (Cl – -Ionen) werden von der Anode angezogen. Diese übernimmt das überzählige Elektron des Chlorid-Ions. Die Ionen wirken wie Transporter und schliessen so den Stromkreis! Die Ionen wirken wie Transporter und schliessen so den Stromkreis! Anode Kathode Na + Cl - Na + AnionenKationen

10 © em0610 Atom- und Ionenbindung in einem Molekül ? In einer heftigen Reaktion reagiert Natrium-Metall mit Wasser zu Natronlauge! In einer heftigen Reaktion reagiert Natrium-Metall mit Wasser zu Natronlauge! Wasserstoff wird frei, der explosionsartig verbrennt. Wasserstoff wird frei, der explosionsartig verbrennt. Die entstandene Flüssigkeit färbt Lackmus rot tief blau! Die entstandene Flüssigkeit färbt Lackmus rot tief blau! Natrium besitzt nur 1 Valenzelektron. Natrium besitzt nur 1 Valenzelektron. Dieses gibt es mit Vorteil ab! Dieses gibt es mit Vorteil ab! Sauerstoff besitzt 6 Valenzelektronen. Es hätte gerne 8 e - auf der L-Schale. Sauerstoff besitzt 6 Valenzelektronen. Es hätte gerne 8 e - auf der L-Schale. Wasserstoff hat nur 1 Valenzelektron. Es könnte eines abgeben oder eines aufnehmen oder … Wasserstoff hat nur 1 Valenzelektron. Es könnte eines abgeben oder eines aufnehmen oder … Zwischen Na und OH gibt es eine Ionenbindung. Zwischen Na und OH gibt es eine Ionenbindung. Zwischen O und H entsteht eine Einfachbindung! Zwischen O und H entsteht eine Einfachbindung! 2 Na + 2 H 2 O 2 NaOH +H2H2 Wie sieht dieses Molekül wohl aus? + NaO H +

11 © em0611 Metallbindung Am Minus-Pol der Batterien gibt es einen Elektronenüberschuss. Am Minus-Pol der Batterien gibt es einen Elektronenüberschuss. Diese haben das Bestreben, die Elektronenlöcher am Plus-Pol wieder zu füllen. Diese haben das Bestreben, die Elektronenlöcher am Plus-Pol wieder zu füllen. Wird der Stromkreis mit einem Isolator (z.B. Plastikstück) über- brückt und der Schalter geschlossen… Wird der Stromkreis mit einem Isolator (z.B. Plastikstück) über- brückt und der Schalter geschlossen… … passiert nichts! Die Elektronen können nicht fliessen! … passiert nichts! Die Elektronen können nicht fliessen! Wird der Isolator aber durch einen Leiter (z.B. Kupfer) ersetzt… Wird der Isolator aber durch einen Leiter (z.B. Kupfer) ersetzt… … fliessen die Elektronen über den Verbraucher zur Stromquelle zurück! … fliessen die Elektronen über den Verbraucher zur Stromquelle zurück! Die Elektronenlöcher am Plus-Pol der Batterie werden aufgefüllt. Wir sagen: Die Batterie ist jetzt leer… Die Elektronenlöcher am Plus-Pol der Batterie werden aufgefüllt. Wir sagen: Die Batterie ist jetzt leer…

12 © em0612 Isolator – Halbleiter – Leiter ? In nicht leitenden Stoffen (Isolatoren) haben die Elektronen einen festen Platz. In nicht leitenden Stoffen (Isolatoren) haben die Elektronen einen festen Platz. Atombindungen sind nur möglich, wenn die Bindungspartner ihre Valenzelektronen gemeinsam nutzen können. Atombindungen sind nur möglich, wenn die Bindungspartner ihre Valenzelektronen gemeinsam nutzen können. C Se Ge B Si Cu Ag K Na Au Mg Elementare Halbleiter sind Elemente mit vier Valenzelektronen. Elementare Halbleiter sind Elemente mit vier Valenzelektronen. Unter sich könnten sie höchstens Dreifach- Bindungen eingehen, mehr aber nicht! Unter sich könnten sie höchstens Dreifach- Bindungen eingehen, mehr aber nicht! Mit genügend Energie können ihre Elektronen deshalb verschoben werden. Mit genügend Energie können ihre Elektronen deshalb verschoben werden. Leiter sind Elemente mit einem, höchstens zwei Valenzelektronen. Leiter sind Elemente mit einem, höchstens zwei Valenzelektronen. Die Valenzelektronen haben keinen festen Platz. Die Valenzelektronen haben keinen festen Platz. Sie bilden ein Elektronengas zwischen den Atomrümpfen. Sie bilden ein Elektronengas zwischen den Atomrümpfen. PVC

13 © em0613 Metallbindung - Elektronengas Das Elektronengas kann verschoben werden mit: Das Elektronengas kann verschoben werden mit: Wärme, Feuer Wärme, Feuer Magnetischen Kräften Magnetischen Kräften Elektromagnetischen Kräften Elektromagnetischen Kräften Durch das Anlegen einer Spannungsquelle (Strom) Durch das Anlegen einer Spannungsquelle (Strom) Cu K-Schale 2 e - L-Schale 8 e - M-Schale 18 e - N-Schale 1 e - Atomrumpf Valenz- Elektron freies Elektron +

14 © em0614 Wasserstoffbrücken-Bindung Atombindungen sind nicht immer so schön ausgeglichen, dass jeder Bindungspartner sein Elektron und das des Bindungspartners gleich oft haben darf. Atombindungen sind nicht immer so schön ausgeglichen, dass jeder Bindungspartner sein Elektron und das des Bindungspartners gleich oft haben darf. Der stärkere Bindungspartner zieht die gemeinsam genutzten Elektronen viel öfter zu sich hin. Der stärkere Bindungspartner zieht die gemeinsam genutzten Elektronen viel öfter zu sich hin. Dadurch entsteht aber eine ungleichmässige Ladungsverteilung. Dadurch entsteht aber eine ungleichmässige Ladungsverteilung. Es entstehen Dipole. Es entstehen Dipole. Diese wirken aufeinander aber wie Magnetchen. Sie ziehen die ent- gegengesetzten Ladungen leicht an. Diese wirken aufeinander aber wie Magnetchen. Sie ziehen die ent- gegengesetzten Ladungen leicht an. Diese Anziehungen sind aber viel schwächer, als Atombindungen. Diese Anziehungen sind aber viel schwächer, als Atombindungen. In der Natur sind diese so genannten Wasserstoffbrücken aber sehr wichtig! (Anomalie des Wassers, Doppelhelix der DNA …) In der Natur sind diese so genannten Wasserstoffbrücken aber sehr wichtig! (Anomalie des Wassers, Doppelhelix der DNA …) + - Wasser- molekül Wasser- molekül Wasserstoffbrücke + - Wasser- molekül

15 © em0615 Wie war das mit dem Binden? Mir scheint, die Bindungslehre ist auf die Dauer recht fesselnd…


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