Chemische Bindungen

Nur die Edelgase (18. Gruppe im PSE) treten atomar (d.h. als einzelne Atome) auf. Alle anderen Elemente kommen auf der Erde nicht einzeln, sondern in Verbindungen vor. Dabei unterscheidet man die Ionenbindung, die Metallbindung und die Elektronenpaarbindung (Atombindung).

Arbeitsmittel

Edelgase

Edelgase sind bei Raumtemperatur gasförmig. Sie sind unreaktiv, das heißt sie zeigen kein Bestreben, Verbindungen einzugehen. Wechselwirkungen mit anderen Atomen sind sehr selten. Betrachtet man ihren Atombau, so erkennt man eine Gemeinsamkeit: eine volle Außenschale. Eine Außenschale gilt als voll, wenn sich 8 Elektronen darin befinden (mit Ausnahme der ersten Schale, hier befinden sich max. 2 Elektronen).

Die Edelgase Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon und Radon
Edelgase Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon in Gasentladungsröhren
In Gasentladungsröhren (z. B. Neonröhren) wird Spannung angelegt, wodurch Edelgase ionisiert werden und Licht aussenden.

Edelgasregel (Oktettregel)

Eine volle Außenschale bewirkt einen energetisch günstigen, stabilen Zustand. Daher sind die Elemente der Gruppe 1 bis 17 bestrebt, zwei (1. Periode) beziehungsweise 8 Elektronen in der Außenschale zu erreichen. Dieses Bestreben bezeichnet man als Edelgasregel. Bei den Elementen ab der 2. Periode spricht man aufgrund der Anzahl der Elektronen auch von der Oktettregel (octo ist lateinisch und bedeutet acht). Den Edelgaszustand erreichen die Elemente der Gruppen 1 bis 17 durch das Eingehen von Bindungen.

Edelgase haben volle Außenschalen

Metalle und Nichtmetalle

Man kann alle Elemente in 3 große Gruppen einteilen: Metalle, Halbmetalle und Nichtmetalle. Ein Blick auf das PSE zeigt, dass es mehr Metalle als Nichtmetalle gibt. Nichtmetalle finden sich – bis auf Wasserstoff – rechts im PSE. Halbmetalle stehen im PSE zwischen den Metallen und den Nichtmetallen und zeigen Eigenschaften dieser beiden Gruppen.

Periodensystem mit farblicher Kennzeichnung von Metallen, Halbmetallen und Nichtmetallen
Unterteilung in Metalle, Halbmetalle und Nichtmetalle im PSE

Die Unterscheidung zwischen Metallen und Nichtmetallen spielt unter anderem bei der Beschreibung von chemischen Bindungen eine wichtige Rolle.

Elektronegativität

Metalle und Nichtmetalle unterscheiden sich unter anderem in ihrer Tendenz, Elektronen abzugeben oder Elektronen aufzunehmen. Die Elektronegativität (EN) gibt Auskunft über das Bestreben von Atomen, Elektronen an sich zu ziehen. Die Werte für die Elektronegativität wurden experimentell ermittelt.

Ein Blick auf das PSE zeigt, dass Fluor das Element mit der höchsten Elektronegativität ist. Metalle haben im Vergleich zu Nichtmetallen geringe Elektronegativität und geben daher Elektronen ab.

Eine Tabelle mit einem Auszug der Elemente die die Stärke der Elektronegativität in den Elementen farblich darstellt.
Die Elektronegativitäten der Elemente der Gruppen 1, 2 und 13 bis 17

Bindungsarten

Die Edelgasregel und die chemischen Eigenschaften der Metalle und Nichtmetalle führen zu drei unterschiedlichen Bindungstypen (zwischen denen es auch Übergänge gibt). Dabei kommt es zu Änderungen in den Außenschalen der Atome.

Die drei Bindungsarten als tanzende Partymoleküle.

Ionenbindung

Es bilden sich Ionen durch die Übertragung von Elektronen von Metallatomen auf Nichtmetallatome. Dadurch entstehen Ionen, die sich gegenseitig anziehen und zu regelmäßigen Ionengittern anordnen. Es bilden sich Salze (z. B. Kochsalz/NaCl).

Metallbindung

Metallatome geben zur Erfüllung der Edelgasregel ihre Außenelektronen ab. Diese frei beweglichen Elektronen bilden ein Elektronengas. Die Metall-Ionen bilden regelmäßige Metallgitter. Es entstehen Metalle (z. B. Natrium/Na).

Elektronenpaarbindung (Atombindung)

Nichtmetallatome teilen sich Außenelektronen und erreichen damit eine volle Außenschale. Dabei bilden sich Elektronenpaare, zu denen jedes Atom ein Elektron beisteuert. Es entstehen Moleküle (z. B. Wasser/H2O).

9. Chemische Bindungen
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