Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

2. Chemische Bindung Folie Nr. 1 © Wolfgang Faber 2007 2. Chemische Bindung.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "2. Chemische Bindung Folie Nr. 1 © Wolfgang Faber 2007 2. Chemische Bindung."—  Präsentation transkript:

1 2. Chemische Bindung Folie Nr. 1 © Wolfgang Faber Chemische Bindung

2 2. Chemische Bindung Folie Nr. 2 © Wolfgang Faber Chemische Bindung 2.1 Grundlagen

3 2. Chemische Bindung Folie Nr. 3 © Wolfgang Faber Grundlagen Bindung: Energieminimum durch Änderungen in der Elektronenhülle. Oktettregel (einfaches Modell): Edelgaskonfiguration günstig die Elemente versuchen durch Abgabe oder Aufnahme von Elektronen die Edelgaskonfiguration zu erreichen. Regel wird aber oft verletzt besseres Modell nötig!

4 2. Chemische Bindung Folie Nr. 4 © Wolfgang Faber Grundlagen Ionisierungsenergie: Energie, die benötigt wird, um ein Elektron aus der Hülle eines neutralen Atoms zu entfernen (Abb. 24.2).

5 2. Chemische Bindung Folie Nr. 5 © Wolfgang Faber Grundlagen 1. Ionisierungsenergie: Energie, um das 1. Elektron eines neutralen Atoms zu entfernen (Abb. 24.1).

6 2. Chemische Bindung Folie Nr. 6 © Wolfgang Faber Grundlagen Elektronenaffinität: abgegebene Energie beim Hinzufügen eines e - zu einem neutralen Atom, schwer zu messen. Ionisierungsenergie und Elektronenaffinität gelten für isolierte Atome Elektronegativität (EN): Maß für die Fähigkeit, Bindungselektronen an sich zu ziehen

7 2. Chemische Bindung Folie Nr. 7 © Wolfgang Faber Grundlagen Metalle: niedrige Ionisierungsenergie niedrige Elektronenaffinität niedrige Elektronegativität Nichtmetalle: hohe Ionisierungsenergie hohe Elektronenaffinität hohe Elektronegativität

8

9 2. Chemische Bindung Folie Nr. 9 © Wolfgang Faber Chemische Bindung 2.2 Bindungsmodelle

10 2. Chemische Bindung Folie Nr. 10 © Wolfgang Faber Bindungsmodelle MetalleNichtmetalle Metallbindung Ionenbindung Atombindung

11 2. Chemische Bindung Folie Nr. 11 © Wolfgang Faber Bindungsmodelle Metallbindung: Metall + Metall Niedrige EN Valenzelektronen verbleiben im Metallverband, gehören aber keinem Kern Elektronengas (frei beweglich), hält positiv geladene Atomrümpfe (Metallgitter) zusammen.

12 2. Chemische Bindung Folie Nr. 12 © Wolfgang Faber Bindungsmodelle Ionenbindung: Metall + Nichtmetall Großer Unterschied in der Elektronegativität Übertragung der e - zu den Nichtmetallen Geladene Teilchen (Ionen) Metall: positiv geladen (Kation) Nichtmetall: negativ geladen (Anion) Bindung durch elektrostatische Anziehung (ungerichtet) Ionengitter

13 2. Chemische Bindung Folie Nr. 13 © Wolfgang Faber Bindungsmodelle Atombindung: Nichtmetall + Nichtmetall Hohe Elektronegativität gemeinsame Nutzung der Bindungselektronen. Gerichtete Bindung abgeschlossene Einheiten (Moleküle).

14

15 2. Chemische Bindung Folie Nr. 15 © Wolfgang Faber Chemische Bindung 2.3 Metallbindung

16 2. Chemische Bindung Folie Nr. 16 © Wolfgang Faber Metallbindung Alle Metalle haben durch die Metallbindung im festen (und flüssigen) Zustand gemeinsame Eigenschaften: elektrische Leitfähigkeit Wärmeleitfähigkeit Duktilität (Biegsamkeit) Legierungsbildung Glanz Undurchsichtigkeit

17 2. Chemische Bindung Folie Nr. 17 © Wolfgang Faber Metallbindung Metallgitter:

18 2. Chemische Bindung Folie Nr. 18 © Wolfgang Faber Metallbindung Elektrische Leitfähigkeit durch relativ frei bewegliches Elektronengas. Stöße an Atomrümpfe elektrischer Widerstand Formel der Metalle: Fe, Cu,... nicht: Fe 2, Cu 7 (einfachste Formel!)

19 2. Chemische Bindung Folie Nr. 19 © Wolfgang Faber Metallbindung Wichtige Metalle: Metall Weltjahresproduktio n (Mio. Tonnen) Verwendung Eisen 800 Herstellung von Stahl und Edelstahl Aluminium 30 Elektrotechnik, Fahrzeugbau, Verpackung, … Chrom 20 Legierungselement für Edelstahl Kupfer 15 Elektrotechnik, Bauwesen, Installationen, … Zink 10 Korrosionsschutz für Stahlbleche (Verzinken)

20 2. Chemische Bindung Folie Nr. 20 © Wolfgang Faber Metallbindung Bekannte Legierungen: Messing: Kupfer+Zink (80/20 bis 20/80) Bronze: Kupfer+Zinn (90/10 bis 75/25) Amalgam: Quecksilber + anderes Metall Zahnamalgam: Quecksilber + Silber

21

22 2. Chemische Bindung Folie Nr. 22 © Wolfgang Faber Chemische Bindung 2.4 Ionenbindung

23 2. Chemische Bindung Folie Nr. 23 © Wolfgang Faber Ionenbindung

24 2. Chemische Bindung Folie Nr. 24 © Wolfgang Faber Ionenbindung Grund für die Bildung des Ionengitters ist die Gitterenergie, die bei der Bildung eines Ionengitters frei wird (Abb. 36.2). Ionenverbindungen heißen auch Salze.

25 2. Chemische Bindung Folie Nr. 25 © Wolfgang Faber Ionenbindung Struktur: Ionengitter Eigenschaften: Festkörper hoher Schmelzpunkt Isolator spröde hart leitend in Lösungen und Schmelzen oft wasserlöslich

26 2. Chemische Bindung Folie Nr. 26 © Wolfgang Faber Ionenbindung Benennung: 1. Metallname 2. Nichtmetallname 3. Endung (–at, -it, -id) Beispiel: Natriumchlorid Calciumbromid Magnesiumsulfat

27 2. Chemische Bindung Folie Nr. 27 © Wolfgang Faber Ionenbindung Kationen: 1. Gruppe: 1+, z.B.: Na +, K + 2. Gruppe: 2+, z.B.: Mg 2+, Ca Gruppe: verschiedene Ionenladungen, maximale Ladung ist die Anzahl der Valenzelektronen 13. Gruppe: 1+, Gruppe: 2+, 4+, z.B.: Pb 2+, Pb Gruppe: 3+, 5+

28 2. Chemische Bindung Folie Nr. 28 © Wolfgang Faber Ionenbindung 1.Teil des Salznamens: Name des Metalls, bei verschiedenen möglichen Ladungen römische Zahlen in Klammer. Fe 3+ Eisen(III)..., Pb 2+ Blei(II)... Spezielles Kation: NH Ammonium (kein Metall!)

29 2. Chemische Bindung Folie Nr. 29 © Wolfgang Faber Ionenbindung Einatomige Anionen: Ladung: Gruppennummer Gruppe: 1-, z.B.: Cl -, Br -, … 16. Gruppe: 2-, z.B.: O 2-, S 2-, … 15. Gruppe: 3-, z.B.: N 3-, P 3-,... 2.Teil des Salznamens: Namen des Nichtmetalls, Endung lautet auf –id Ausnahmen: Oxid (O 2- ), Sulfid (S 2- ), Nitrid (N 3- ), Phosphid (P 3- )

30 2. Chemische Bindung Folie Nr. 30 © Wolfgang Faber Ionenbindung Formel der Salze: Positive und negative Ladungen müssen ausgeglichen sein. Es muss die einfachste Formel sein.

31 2. Chemische Bindung Folie Nr. 31 © Wolfgang Faber Ionenbindung Beispiele: FormelName NaClNatriumchlorid MgCl 2 Magnesiumchlorid Na 2 ONatriumoxid CaOCalciumoxid

32 2. Chemische Bindung Folie Nr. 32 © Wolfgang Faber Ionenbindung Beispiele: FormelName NaBrNatriumbromid K2SK2SKaliumsulfid FeOEisen(II)oxid Fe 2 O 3 Eisen(III)oxid

33 2. Chemische Bindung Folie Nr. 33 © Wolfgang Faber Ionenbindung Beispiele: FormelName AlF 3 Aluminium(III)fluorid Al 2 O 3 Aluminium(III)oxid PbF 2 Blei(II)fluorid FeCl 3 Eisen(III)chlorid

34 2. Chemische Bindung Folie Nr. 34 © Wolfgang Faber Ionenbindung Beispiele: FormelName CuCl 2 Kupfer(II)chlorid (NH 4 ) 3 PAmmoniumphosphid Ca 3 N 2 Calciumnitrid PbO 2 Blei(IV)oxid

35 2. Chemische Bindung Folie Nr. 35 © Wolfgang Faber Ionenbindung Anionen mit mehreren Atomen auf -id: OH -... Hydroxid CN -... Cyanid

36 2. Chemische Bindung Folie Nr. 36 © Wolfgang Faber Ionenbindung Anionen von Sauerstoffsäuren: SäureNameAnionName H 2 CO 3 KohlensäureCO 3 2- Carbonat H 2 SO 4 H 2 SO 3 HNO 3 HNO 2 H 3 PO 4 Schwefelsäure Schwefelige Säure Salpetersäure Salpetrige Säure Phosphorsäure SO 4 2- SO 3 2- NO 3 - NO 2 - PO 4 3- Sulfat Sulfit Nitrat Nitrit Phosphat

37 2. Chemische Bindung Folie Nr. 37 © Wolfgang Faber Ionenbindung Hydrogen-Anionen: HCO Hydrogencarbonat HSO Hydrogensulfat HS -... Hydrogensulfid HPO Hydrogenphosphat H 2 PO Dihydrogenphosphat

38 2. Chemische Bindung Folie Nr. 38 © Wolfgang Faber Ionenbindung Beispiele: NameFormel Eisen(III)sulfatFe 2 (SO 4 ) 3 CalciumphosphatCa 3 (PO 4 ) 2 Ammoniumcarbonat(NH 4 ) 2 CO 3 Kupfer(II)hydrogensulfidCu(HS) 2 Mangan(IV)oxidMnO 2

39 2. Chemische Bindung Folie Nr. 39 © Wolfgang Faber Ionenbindung Beispiele: NameFormel BariumhydrogencarbonatBa(HCO 3 ) 2 CalciumchloridCaCl 2 Chrom(III)hydroxidCr(OH) 3 Eisen(III)hydrogenphosphatFe 2 (HPO 4 ) 3 Mangan(VII)oxidMn 2 O 7

40 2. Chemische Bindung Folie Nr. 40 © Wolfgang Faber Ionenbindung Beispiele: NameFormel CalciumnitridCa 3 N 2 MagnesiumnitritMg(NO 2 ) 2 BariumnitratBa(NO 3 ) 2 Blei(IV)phosphatPb 3 (PO 4 ) 4 Kupfer(II)sulfitCuSO 3

41 2. Chemische Bindung Folie Nr. 41 © Wolfgang Faber Ionenbindung Wichtige Salze: Salz Weltjahresproduk- tion (Mio. Tonnen) Verwendung NaCl – Steinsalz od. Kochsalz 225 Herstellung von Soda, Speisezwecke, Streusalz, … CaCO 3 - Kalk 116 Kalkmörtel, Zement, Düngemittel, Glas, … CaSO 4 - Gips 101 Zwischenwände, Spachtelgips, Gipsverbände, … NaCO 3 - Soda 32 Glasherstellung, Seifenherstellung, …

42

43 2. Chemische Bindung Folie Nr. 43 © Wolfgang Faber Chemische Bindung 2.5 Atombindung Grundlagen

44 2. Chemische Bindung Folie Nr. 44 © Wolfgang Faber Grundlagen Einzelnes Atom: Cl Doppelt besetztes Atomorbital (AO) = Nichtbindendes Elektronenpaar Einfach besetztes Atomorbital = Radikal-Elektron

45 2. Chemische Bindung Folie Nr. 45 © Wolfgang Faber Grundlagen Bindungsvorgang: Cl Doppelt besetztes Molekülorbital (MO) = Bindendes Elektronenpaar

46 2. Chemische Bindung Folie Nr. 46 © Wolfgang Faber Grundlagen Zwei einfach besetzte Atomorbitale (AO) überlappen es bildet sich ein doppelt besetztes Molekülorbital (MO) AO AO MO

47 2. Chemische Bindung Folie Nr. 47 © Wolfgang Faber Grundlagen Anzahl der einfach besetzten AO in einem Atom = Anzahl der möglichen Bindungen. Alle möglichen Bindungen werden auch geknüpft maximaler Energiegewinn. Oft bilden sich abgeschlossene Atomverbände (Moleküle).

48 2. Chemische Bindung Folie Nr. 48 © Wolfgang Faber Grundlagen Die Anzahl der möglichen Bindungen ergibt sich nach der Hundschen Regel: H 1.Gruppe: Ein einfach besetztes s-Orbital 1 Bindung 13. Gruppe: 1 nichtbindendes Elektronenpaar, ein einfach besetztes p-Orbital 1 Bindung B

49 2. Chemische Bindung Folie Nr. 49 © Wolfgang Faber Grundlagen 14. Gruppe: 2 Bindungen 15. Gruppe: 3 Bindungen 16. Gruppe: 2 Bindungen C N O

50 2. Chemische Bindung Folie Nr. 50 © Wolfgang Faber Grundlagen 17. Gruppe: 1 Bindung 18. Gruppe: keine Bindungen F Ne

51 2. Chemische Bindung Folie Nr. 51 © Wolfgang Faber Grundlagen Mehrfachbindung: fast nur bei Elementen der 2. Periode (C, N, O). z.B.: N

52 2. Chemische Bindung Folie Nr. 52 © Wolfgang Faber Grundlagen H2H2 HCl H H Cl H2OH2O O HH Summen- formel Strukturformel

53 2. Chemische Bindung Folie Nr. 53 © Wolfgang Faber Grundlagen NH 3 O2O2 O N2H4N2H4 Summen- formel Strukturformel N H H H N H H H H

54 2. Chemische Bindung Folie Nr. 54 © Wolfgang Faber Grundlagen HNO PCl 3 HClO Summen- formel Strukturformel N H O P Cl O H

55 2. Chemische Bindung Folie Nr. 55 © Wolfgang Faber Grundlagen. Summenformel: z.B. H 2, HCl, H 2 O, NH 3,... Keine Informationen über den Aufbau des Moleküls ! Strukturformel: Schreibweise mit Bindungsstrichen (Lewis-Schreibweise).

56

57 2. Chemische Bindung Folie Nr. 57 © Wolfgang Faber Hybridisierung Chemie: Modell, um real existierende Bindungsverhältnisse besser verstehen zu können. Kohlenstoff laut Hundscher Regel: C macht aber immer 4 Bindungen Erklärung mit Hybridisierungs-Modell. C

58 2. Chemische Bindung Folie Nr. 58 © Wolfgang Faber Hybridisierung Abb. 28.1

59 2. Chemische Bindung Folie Nr. 59 © Wolfgang Faber Hybridisierung Hybridisierungsmodell: Durch Mischung der vorhandenen (leeren, einfach- oder doppelt besetzten) Orbitale entstehen neue, energiegleiche Orbitale (Hybridorbitale). es gibt also mehr energiegleiche Orbitale nach der Hundschen Regel können auch mehr Orbitale einfach besetzt werden mehr Bindungen möglich Energiegewinn !

60 2. Chemische Bindung Folie Nr. 60 © Wolfgang Faber Hybridisierung Kohlenstoff: sp 3 – Hybridisierung C C

61 2. Chemische Bindung Folie Nr. 61 © Wolfgang Faber Hybridisierung Beispiele: C 2 H 6, C 2 H 4, C 2 H 2, CH 2 O, COCl 2, C 2 H 6 O, H 2 CO 3, CH 2 O 2, HCN, CS 2 Achtung: C immer sp 3 -hybridisiert, H fast immer am O, keine O-O-Bindungen, keine Ringe N, O, F: es gibt noch keine d-Orbitale keine Hybridisierung möglich/sinnvoll

62 2. Chemische Bindung Folie Nr. 62 © Wolfgang Faber Hybridisierung ab der 3. Periode: Einbeziehung der d-Orbitale möglich Hybridisierung in Verbindungen mit elektronegativeren Bindungspartnern (nie mit Wasserstoff !) maximale Bindungszahl = Anzahl der Valenzelektronen

63 2. Chemische Bindung Folie Nr. 63 © Wolfgang Faber Hybridisierung 15. Gruppe: 3,5 Bindungen sp 3 d-Hybr. Beispiel: P 2 O 5 P P

64 2. Chemische Bindung Folie Nr. 64 © Wolfgang Faber Hybridisierung 16. Gruppe: 2,4,6 Bindungen Beispiel: SF 6 S S S sp 3 d-Hybr. sp 3 d 2 -Hybr.

65 2. Chemische Bindung Folie Nr. 65 © Wolfgang Faber Hybridisierung 17. Gruppe: 1,3,5,7 Bindungen sp 3 d sp 3 d 2 sp 3 d 3 Beispiele: HClO, HClO 2, HClO 3, HClO 4 Cl

66 2. Chemische Bindung Folie Nr. 66 © Wolfgang Faber Hybridisierung Weitere Beispiele (mit Hybridisierung): SO 3, PCl 5, HIO 2, POCl 3, SOCl 2, H 3 PO 4

67

68 2. Chemische Bindung Folie Nr. 68 © Wolfgang Faber Räumliche Struktur Räumliche Struktur von Molekülen VSEPR-Modell (Valence Shell Electron Pair Repulsion): 1. Elektronenpaare ordnen sich so, dass sie maximale Entfernung voneinander haben 2. Mehrfachbindungen haben gleichen Platzbedarf wie Einfachbindungen 3. Nichtbindende Elektronenpaare haben erhöhten Platzbedarf

69 2. Chemische Bindung Folie Nr. 69 © Wolfgang Faber Räumliche Struktur. SV: Mit dem Molekülbaukasten (27*H, 10*C, 1*N, 4*O): H 2 O, NH 3, CO 2, CH 4, C 2 H 6, C 2 H 4, C 2 H 2, C 2 H 6 O Bindungswinkel abschätzen Exakte Winkel nach VSEPR überlegen Richtige Formeln ins Heft zeichnen und Winkel angeben.

70

71 2. Chemische Bindung Folie Nr. 71 © Wolfgang Faber Polarisierte Bindung Polarisierte Bindung: Unterschiede der EN der Bindungspartner > 0,3 Die polarisierte Bindung ist ein Mittelding zwischen Atombindung und Ionenbindung. Elektronen eher beim elektronegativeren Bindungspartner, aber kein Ladungstransfer ! Teilladungen: + bzw. -

72 2. Chemische Bindung Folie Nr. 72 © Wolfgang Faber Polarisierte Bindung Polares Molekül (=Dipol): Schwerpunkt der positiven Teilladungen und der Schwerpunkt der negativen Teilladungen fallen nicht zusammen. Beispiele: O C O C H H H H EN 3,5 2,5 3,5 2,2 2,5 2, polarisierte Bindungen unpolar keine polarisierten Bindungen, unpolar O HH 3,5 2, polarisierte Bindungen polar = Dipol

73 2. Chemische Bindung Folie Nr. 73 © Wolfgang Faber Polarisierte Bindung. Jedes polare Molekül (= jeder Dipol) muss polarisierte Bindungen enthalten, aber nicht jede Verbindung mit polarisierten Bindungen ist auch ein polares Molekül (=Dipol). Zwischen Dipolen wirken starke Kräfte hohe Schmelz- und Siedepunkte Weitere Beispiele: NH 3, HF, H 2 S, CCl 4.

74

75 2. Chemische Bindung Folie Nr. 75 © Wolfgang Faber Chemische Bindung 2.6 Nebenvalenzen

76 2. Chemische Bindung Folie Nr. 76 © Wolfgang Faber Nebenvalenzen Nebenvalenzen: schwache Bindungskräfte zwischen einzelnen Molekülen van der Waals - Bindung: Kraft zwischen unpolaren Molekülen, schwächste Nebenvalenz Dipol – Dipol - Wechselwirkung: Wirkt zwischen Dipolmolekülen, abhängig von Dipolstärke Wasserstoffbrückenbindung: Stärkste Nebenvalenz, wirkt zwischen einem positiv polarisierten H-Atom und einem negativ polarisierten Atom mit nichtbindenden Elektronenpaaren.

77 2. Chemische Bindung Folie Nr. 77 © Wolfgang Faber Nebenvalenzen. Beispiel H 2 O: H-Brücken für hohen Siedepunkt verantwortlich. H-Brücken stabilisieren außerdem z.B. Eiweißmoleküle, die Erbsubstanz,... Abb

78

79 2. Chemische Bindung Folie Nr. 79 © Wolfgang Faber Chemische Bindung 2.7 Eigenschaften von Molekülen

80 2. Chemische Bindung Folie Nr. 80 © Wolfgang Faber Eigenschaften von Molekülen Siedepunkte: Abhängig von Molekülmasse und Stärke der Nebenvalenzkräfte Beispiel Edelgase: Siedepunkt abhängig von der Molekülmasse (Abb. 29.2):

81 2. Chemische Bindung Folie Nr. 81 © Wolfgang Faber Eigenschaften von Molekülen Beispiel H-Brücken: Abb. 31.2

82 2. Chemische Bindung Folie Nr. 82 © Wolfgang Faber Eigenschaften von Molekülen. Löslichkeit: Polare Stoffe sind in polaren Lösungsmitteln, unpolare Stoffe in unpolaren Lösungsmitteln löslich Hydrophil (=lipophob): leicht wasserlöslich, meist polare Stoffe Hydrophob (=lipophil): wasserunlöslich, meist unpolare Stoffe.

83

84 2. Chemische Bindung Folie Nr. 84 © Wolfgang Faber Chemische Bindung 2.8 Wichtige Moleküle siehe Buch S.34

85


Herunterladen ppt "2. Chemische Bindung Folie Nr. 1 © Wolfgang Faber 2007 2. Chemische Bindung."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen