L14 Die chemische Bindung: Erklärt was die Atome in den Atomverbänden zusammenhält. A. Soi 2017-18

Atomverbände, zerfallen nicht in die freien Atome, weil der Energieinhalt der gebundenen Atome niedriger ist, als der Energieinhalt der freien Atome. Für die Zerlegung eines Atomverbandes in die Atome, muss die Bindungsenergie aufgewendet werden. Atome und Ionen werden durch die chemische Bindung in den Atomverbänden zusammengehalten. Wir unterscheiden drei Arten der Chemischen Bindung: i: Elektronenpaarbindung (Atombindung/Kovalente Bindung): Diese bewirkt den Zusammenhalt der Atome in den Molekülen und den Atomkristallen. Die Elektronenpaarbindung wirkt in Atomverbänden folgender Elementkombination: NM+NM, HM+HM , HM+NM. ii: Ionenbindung: Diese bewirkt den Zusammenhalt der Ionen in den Ionenkristallen. Die Ionische Bindung wirkt in Atomverbänden folgender Elementkombination: M+NM, M+HM & DEN > 1.7 ii: Metallische Bindung: Diese bewirkt den Zusammenhalt der Atome in den Metallkristallen. A. Soi 2017-18

Valenzelektronenkonfiguration symbolisiert durch Freie Atome Valenzelektronenkonfiguration symbolisiert durch Lewis-Atomsymbole - + Atomverbände Chemische Bindung Ionenkristalle Metallkristalle Moleküle Die Verknüpfung der Atome In den Atomverbänden, kann aus der Valenzelektronenkonfiguration der frei gedachten Atomen abgeleitet werden. A. Soi 2017-18

Die Oktettregel: Bestimmt die „Spielregeln“ für die Vereinigung der frei gedachten Atome zu den Atomverbänden Oktettregel Wenn sich isoliert gedachte Atome zu Atomverbänden bzw. Ionenverbänden vereinigen, a) geben die Atome entweder Elektronen ab, oder nehmen Elektronen auf (-> Ionenbildung) b) oder teilen sich Elektronen (-> Elekrtonenpaarbindung), sodass sie im Atomverband eine Valenzschale mit acht (Regelfall) oder zwei Elektronen, also formal eine Edelgaskonfiguration, erlangen. Beachten Sie, dass es auch Ausnahmen von dieser Regel gibt. Mithilfe der Oktettregel lässt sich die Zusammensetzung bzw. der Aufbau vieler Moleküle und Ionenkristalle voraussagen bzw. verstehen. A. Soi 2017-18

In IONENKRISTALLE In MOLEKÜLE In METALLKRISTALLE Moleküle Atomrümpfe in e--See In IONENKRISTALLE In MOLEKÜLE In METALLKRISTALLE A. Soi 2017-18 Quelle: Silberberg, Amateis; Chemistry, 7th Ed., Mc Graw Hill, 2015.

Die Elektronenpaarbindung beruht auf die Kovalente Bindung Die Elektronenpaarbindung beruht auf die Bildung gemeinsamer Elektronenpaare zwischen den Atomen in den Molekülen. A. Soi 2017-18

+ - c a b - Moleküle, zerfallen nicht in die freien Atome, Kovalente Bindung Moleküle, zerfallen nicht in die freien Atome, weil der Energieinhalt der gebundenen Atome niedriger ist, als der Energieinhalt der freien Atome. Für die Zerlegung eines Moleküls in die Atome, muss die Bindungsenergie aufgewendet werden. Die Bindungsenergie wird bei der Bildung gemeinsamer Elektronenpaare frei. a b c Energie kJ/mol Kernabstand pm + - Bindungslänge Bindungsenergie + - Kern-Elektron- Anziehung Elektron-Elektron- Abstossung Kern-Kern- A. Soi 2017-18

Kovalente Bindung Veranschaulichung der Elektronenpaarbindung am Beispiel des H2-Moleküls A. Soi 2017-18

Kovalente Bindung Die Lewis-Atomsymbole sind zum Zwecke der Bindungsbeschreibung die einfachsten und elegantesten Repräsentationen der Valenzelektronenkonfiguration der freien Atome der Hauptgruppenelemente. Wir können die Lewis-Atomsymbole quasi als die „Legobausteine“ der Chemie betrachten. A. Soi 2017-18

Kovalente Bindung A. Soi

Polarität der Elektronenpaarbindung. Kovalente Bindung Polarität der Elektronenpaarbindung. Teilladungen (Partialladungen) A. Soi 2017-18

Zahl Elektronenpaarbindungen + Zahl der freien Elektronenpaare = 4 Kovalente Bindung Wir können die Lewis-Atomsymbole quasi als die „Legobausteine“ der Chemie betrachten. Die Oktettregel stellt die Bauanleitung der Molekülen aus den Lewis- Symbolen dar.. Merke Für die Bildung von Molekülen und Atomkristallen in denen die Atome über Elektronenpaarbindungen verbunden sind, lautet die Oktettregel wie folgt: Mit der Ausnahme von H gilt für jedes gebundene Atom 2*(Zahl Elektronenpaarbindungen + Zahl der freien Elektronenpaare) = 8. Oder was gleichbedeutend ist Zahl Elektronenpaarbindungen + Zahl der freien Elektronenpaare = 4 A. Soi

NH3 Tip I: Wie gelange ich von der Molekülformel zur Lewis-Formel? Kovalente Bindung Tip I: Wie gelange ich von der Molekülformel zur Lewis-Formel? i) Zerlege gedanklich die Molekülformel in die einzelnen isolierten Atome ii) Stelle die isolierten Atome durch Lewis-Atomsymbole dar. iii) Verbinde die Lewis-Atomsymbole miteinander unter Bildung gemeinsamer Elektronenpaare gemäss der Oktettregel. Merke: Jedes Atom, welches die Oktettregel erfüllt, muss von vier Elektronenpaaren umgeben sein. Lewis-Formel (Struktur Formel) Molekülformel Lewis-Atomsymbole NH3 In einigen Fällen, lassen sich zu einer Molekülformel mehrere Lewis-Formel, die alle der Oktettregel genügen,formulieren. Es liegt dann ein Fall von Struktur-Isomerie vor. A. Soi

Kovalente Bindung Tip II: Wie gelange ich von der Molekülformel zur Lewis-Formel? Das Bauprinzip von Molekülen. i) Ein Zentralatom, das ist das grösste und/oder das Atom mit der geringsten Elektronegativität, bindet über Elektronenpaarbindungen weitere Atome an sich. ii) Die Wasserstoffatome befinden sich immer an der Peripherie des Moleküls. iii) In kleinen Molekülen die Kohlenstoffatome enthalten, sind die Kohlenstoffatome die Zentralatome. iv) Sauerstoffatome sind niemals Zentralatome, es sei denn, es gibt keine andere Möglichkeit. v) Die Bildung polarer Bindungen ist der Bildung von unpolaren Bindungen vorzuziehen. A. Soi 2017-18