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Chemistry

University, School

Gymnasium Köln

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die chemische Bindung



Grundlagen

wenn Atome chemische Verbindungen miteinander eingehen, dann ändern sich sowohl die chemischen, als auch die physikalischen Eigenschaften



Bindung: Erreichen eines Energieminimums durch √Ąnderungen in der Elektronenh√ľlle

Oktettregel: Alle Elemente sind bestrebt eine voll besetzte Außenschale zu haben und damit Edelgaskonfiguration (.zustand) zu erreichen



Edelgas Neon: 2s22p67

Na -e- Na+
2s
2 2p6 3s1 2s2 2p6

Cl +e- Cl-
2s
2 2p5 2s2 2p6



Ionsierungsenergie: jene Energie, die ben√∂tigt wird, um ein e- aus der H√ľlle eines neutralen Atoms zu entfernen

1. Ionisierungsenergie: E, um das 1. e- eines neutralen Atoms zu entfernen



Elektronenaffinität: Energie, die bei der Aufnahme eines e- durch ein neutrales Atom umgesetzt wird



Metall: niedrige Ionisierungsenergie

niedrige Elektronenaffinität

niedrige Elektronegativität

Nichtmetalle: hohe Ionisierungsenergie

hohe Elektronenaffinität

hohe Elektronegativität



Bindungsmodelle




Metallbildung: Metall + Metall

  • Ausbildung zwischen Atomen mit niedriger EN und EION

  • unendlicher Atomverband, mit √ľber den Verband verteilten (delkoalisierten) e-

  • Elektronengas (frei beweglich), h√§lt positiv geladene Atomr√ľmpfe (Metallgitter) zusammen



Ionenbindung: Metall + Nichtmetall

  • gro√üer Unterschied in EN bewirkt √úbertragung der e- zu den Nichtmetallen

  • geladene Teilchen: Ionen

    • Metall: positiv geladen (Kation)

    • Nichtmetall: negativ geladen (Anion)

  • Bildung durch elektrostatische Anziehung bewirkt die Ausbildung eines Ionengitters



Atombildung: Nichtmetall + Nichtmetall

  • hohe EN f√ľhrt zu einer gemeinsamen Nutzung der Bindungselektronen

  • Bildung von abgeschlossenen Einheiten (Molek√ľle)



Metallbindung

Alle Metalle haben durch die Metallbindung im festen (& fl√ľssigen) Zustand gemeinsame Eigenschaften.

  • elektrische Leitf√§higkeit

  • W√§rmeleitf√§higkeit

  • Duktilit√§t (Biegsamkeit)

  • Glanz

  • Undurchsichtigkeit

  • die relativ frei beweglichen e- erm√∂glichen die gute elektrische Leitf√§higkeit

  • der nat√ľrliche Wiederstand ergibt sich durch St√∂√üe der e- an den Atomr√ľmpfen

    wir unterscheiden: Leiter, Halbleiter, Isolatoren ‚Äď B√§ndermodell

    • Formel der Metalle Fe, Cu ‚Ķ.

      Nicht Fe2,Cu2



    bekannte Legierungen

    • Messing: Kupfer + Zink (80/20 bis 20/80)

    • Bronze: Kupfer + Zink (90/10 bis 10/90)

    • Amalgam: Quecksilber + anderes Metall

    • Zahnamalgam: Quecksilber + Silber

    Ionenbindung

    • gro√üe EN- Unterschiede zwischen Metallen und nicht Metallen bewirken eine √úbertragung von e-



    Grund f√ľr die Bildung des Ionengitters ist die Gitterenergie, die bei der Bildung eines Ionengitters frei wird



    • Ionenverbindungen werden auch als ‚ÄěSalze‚Äú bezeichnet



    Eigenschaften:

    • Festk√∂rper

    • hoher Schmelzpunkt

    • Isolator

    • im gel√∂sten Zustand sind Salze leitend

  • spr√∂de, hart

  • leitend in L√∂sungen und Schmelzen

  • oft wasserl√∂slich



    Nomenklatur:

    1. Metallname

    2. Nichtmetallname

    3. Endung (-at, -it, -id)

    Beispiele:

    Natriumchlorid
    Calciumbromid
    Magnesiumsulfat



    Kationen:

    1.Gruppe: 1+, z.B.: Na+, K+

    2.Gruppe: 2+, z.B.:Mg2+, Ca2+

    3.-12. Gruppe: verschiedene Ionenladungen, maximale Ladung ist die Anzahl der Valenzelektronen

    13. Gruppe: 1+,3+

    14. Gruppe: 2+, 4+, z.B.: Pb2+, Pb4+

    15. Gruppe: 3+, 5+

    1.Teil des Salznamens:

    Name des Metalls, bei verschiedenen möglichen Ladungen römische Zahlen in Klammer



    Fe3+  Eisen (III) …, Pb2+  Blei (II)

    Spezielles Kation: NH4+… Ammonium (kein Metall)



    2. Teil des Salznamens:

    Name des Nichtmetalls, Endung lautet auf ‚Äďid

    Einatomige Anionen.

    Ladung = Gruppennummer ‚Äď 18

    17. Gruppe: 1-, z.B.: Cl­­-­,Br-,‚Ķ
    16. Gruppe: 2-, z.B.: O
    2-, S2-,
    15. Gruppe: 3-, z.B.: N
    3-, P3-,



  • Bestimmung der Summenformel:

    • Positive und negative Ladungen m√ľssen ausgeglichen sein

    • Es muss die einfachste Formel sein



    Formel

    Name

    NaCl

    Natriumchlorid

    MgCl2

    Magnesiumchlorid

    Na­2O

    Natriumoxid

    CaO

    Calciumoxid

    Formel

    Name

    AlF3

    Aluminium(III)fluorid

    Al2O3

    Aluminium(III)oxid

    PbF2

    Blei(II)fluorid

    FeCl3

    Eisen(III)chlorid

    CuCl2

    Kupfer(II)chlorid

    (NH4)3P

    Ammoniumphosphid

    Ca3N2

    Calciumnitrid

    PbO2

    Blei(IV)oxid

    Anionen mit mehreren Atomen auf ‚Äďid:

    OH- Hydroxid

    CN- Cyanid

    Anionen von Sauerstoffsäuren:

    Säure

    Name

    Anion

    Name

    H2CO3

    Kohlensäure

    CO32-

    Carbonat

    H2SO4

    Schwefelsäure

    SO42-

    Sulfat

    H2SO3

    Schwefelige Säure

    SO32-

    Sulfit

    HNO3

    Salpetersäure

    NO3-

    Nitrat

    HNO2

    Salpetrige Säure

    NO2

    Nitrit

    H3PO4

    Phosphorsäure

    PO43-

    Phosphat

    Hydrogen ‚Äď Anionen:



    HCO3- … Hydrogencarbonat

    HSO4- … Hydrogensulfat

    HS- … Hydrogensulfid

    HPO42- …
    Hydrogenphosphat

    H2PO4- … Dihydrogenphosphat



    Beispiele:

    Name

    Formel

    Bariumhydrogencarbonat

    Ba(HCO3)2

    Calciumchlorid

    CaCl2

    Chrom(III)hydroxid

    Cr(OH)3­­­

    Eisen(III)hydrogenphosphat

    Fe2(HPO4)3

    Mangan(VII)oxid

    Mn2O7

    Calciumnitrid

    Ca3N2

    Magnesiumnitrit

    Mg(NO2)2

    Bariumnitrat

    Ba(NO3)2

    Blei(IV)phosphat

    Pb3(PO4)4

    Kupfer(II)hydrogensulfid

    Cu(HS)2

    Weitere Anionen auf ‚Äďat:

    MnO4- … Permangant

    Cr2O72- … Dichromat

    S2O32- … Thiosulfat

    SCN- … Thiocyanat

    Beispiele:

    Name

    Formel

    Kaliumpermanganat

    KMnO4

    Calciumphosphat

    Ca3(PO4)2

    Natriumthiosulfat

    Na2S2O3

    Kupfer(II)sulfit

    CuSO3

    Blei(IV)dichromat

    Pb(Cr2O7)2

    wichtige Salze


    Salz

    Weltjahresproduktion (Mio. t 2007)

    Verwendung

    CaCO3 ‚Äď Kalk

    277

    Kalkm√∂rtel, Zement, D√ľngemittel, Glas

    NaCl ‚Äď Steinsalz od. Kochsalz

    250

    Herstellung von Soda, Speisezwecke, Streusalz,

    CaSO4 - Gips

    127

    Zwischenwände, Spachtelgips, Gipsverbände,

    Na2CO3 ‚Äď Soda

    43

    Glasherstellung, Seifenherstellung,

    CaCl2 * 6 H2O

    Als Kristallwasser bezeichnet man im Ionengitter eingebaute Wassermolek√ľle



    Atombindung ‚Äď Grundlagen



    Valenzstrichformen (Lewis-Formeln):

    • Valenz-e- , die nicht an der Bindung beteiligt sind, werden als Punkte bzw.

      Striche neben das Atomsymbol geschrieben

    • Ein Bindungsstrich zwischen zwei Atomen symbolisiert ein gemeinsames Elektronenpaar



    F√ľr ein einzelnes Atom:





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