Übungs-Materialien für die 3. Chemie-Kurzarbeit 9a bzw. 9cSG

Thema: Chemische Bindungen (Ionenbindung, Atombindung, Metallbindung)

(Chemisch typische) Metalle reagieren mit (chemisch typischen) Nichtmetallen zu Salzen. Es entsteht eine Ionenbindung.

Nichtmetalle reagieren mit sich selbst oder mit anderen Nichtmetallen zu Molekülen. Es entsteht eine Atombindung.

„Motivation“ ist beidesmal die Erreichung einer Edelgas-Elektronenkonfiguration (vereinfacht: Oktett) für beide/alle Bindungspartner.

Salze - Ionenbindung

Wichtig:

Metalle haben die Tendenz Elektronen abzugeben und Kat-Ionen (positiv geladene Ionen) zu bilden!


Nichtmetalle haben die Tendenz Elektronen aufzunehmen und An-Ionen (negativ geladene Ionen) zu bilden!

Aus der Hauptgruppen-Nummer lässt sich leicht ermitteln, wieviele Elektronen ein Metall-Atom abgeben muß, um die vorhergehende Edelgas-Elektronenkonfiguration zu erreichen, bzw. wieviele Elektronen ein Nichtmetall-Atom aufnehmen muß, um die nachfolgende Edelgas-Elektronenkonfiguration zu erreichen.

Beispiele:

Element

Element- Symbol

HG- Nr

Aufnahme / Abgabe

Anz. e-

bildet Kation / Anion

Ionen- Name

Ionen- Formel

Wertigkeit

erreicht Edelgas- Elektronen- konfiguration von

Natrium

Na

I

Abgabe

1

Kation

Natrium- Kation

Na+

1-wertig

[Ne]

Calcium

Ca

II

Abgabe

2

Kation

Calcium- Kation

Ca2+

2-wertig

[Ar]

Aluminium

Al

III

Abgabe

3

Kation

Aluminium- Kation

Al3+

3-wertig

[Ne]

Sauerstoff

O

VI

Aufnahme

2

Anion

Oxid- Anion

O2-

2-wertig

[Ne]

Chlor

Cl

VII

Aufnahme

1

Anion

Chlorid- Anion

Cl -

1-wertig

[Ar]

Schwefel

S

VI

Aufnahme

2

Anion

Sulfid- Anion

S2-

2-wertig

[Ar]

Stickstoff

N

V

Aufnahme

3

Anion

Nitrid- Anion

N3-

3-wertig

[Ne]



Entsprechende Kationen und Anionen bilden zusammen ein Salz. Die Formel des Salzes läßt sich leicht aus den Wertigkeiten der Ionen ermitteln. Die Summen der Kationenladungen und die Summen der Anionenladungen müssen sich gegenseitig ausgleichen, da die Salz-Formeleinheit insgesamt neutral sein muß!

Beispiele:

Salz-Namen

Kation

Kation- Wertigkeit

Anion

Anion- Wertigkeit

Salz-Formel
(ungekürzt)

Salz-Formel
(gekürzt)

Calciumchlorid

Ca2+

2

Cl -

1

Ca1Cl2

CaCl2

Aluminiumoxid

Al3+

3

O2-

2

Al2O3

Al2O3

Calciumnitrid

Ca2+

2

N3-

3

Ca3N2

Ca3N2

Calciumoxid

Ca2+

2

O2-

2

Ca2O2

CaO



Im Salzgitter halten sich die Kationen und die Anionen durch elektrostatische Kräfte auf bestimmte Gitterplätze fest. Diese elektrostatischen Kräfte heißen Ionenbindung. Durch die Struktur der Salzgitter und die anziehenden und abstoßenden Kräfte der Ionen sind Salze spröde, haben (i.a.) einen hohen Schmelzpunkt und leiten nur in der Schmelze oder als wässrige Lösung den elektrischen Strom durch Ionenleitung.

Atombindung - Elektronenpaarbindung

Bei der Atombindung (zwischen 2 Nichtmetall-Atomen) benutzen 2 Elektronen gemeinsam ein Molekülorbital. Beide Atome sind damit durch ein gemeinsames Elektronenpaar verbunden.

Durch die gemeinsam( benutzt)en Elektronen kann jeder Bindungspartner eine Edelgas-Elektronenkonfiguration (ein Oktett) erreichen.

Manche Atome können lediglich Einfachbindungen bilden, andere können auch Doppelbindungen oder sogar Dreifachbindungen bilden.

Zum Aufstellen einer Elektronenformel muss man zuerst ermitteln, wieviele der Valenzelektronen als sog. freie Elektronenpaare vorliegen undwieviele bindungsfähige Valenzelektronen ein Atom mitbringt :

Als Faustformel für die bindungsfähigen Elektronen kann man die Anzahl der noch zum Oktett fehlenden Elektronen zugrunde legen.
z.B.

Element

Anzahl Valenzelektronen

zum Oktett fehlen

Elektronenformel des Atoms

Wertigkeit bzw. Bindigkeit

Kohlenstoff, C

4

4

4-wertig bzw. 4-bindig

Stickstoff, N

5

3

3-wertig bzw. 3-bindig

Sauerstoff, O

6

2

2-wertig bzw. 2-bindig

Chlor

7

1

1-wertig bzw. 1-bindig



Zum Aufstellen einer Elektronenformel einer Verbindung, müssen alle bindungsfähigen Elektronen der möglichen Bindungspartner so miteinander verknüpft werden, dass kein bindungsfähiges Elektron übrig bleibt! Es können Kombinationen von Einfachbindungen und Zweifachbindungen oder Dreifachbindungen auftreten. Die Bindigkeit jedes einzelnen Atoms darf nicht überschritten werden! Die bindenden und die freien Elektronenpaare sind am Ende so um ein Atom anzuordnen, dass sie möglicht gleichmäßig voneinander entfernt sind (Ausnahme: Doppelbindungen und Dreifachbindungen).
Zu beachten ist dabei auch, dass keine Ringe mit weniger als 5 Atomen auftreten dürfen!

Beispiel:

Kohlenstoffdioxid, CO2 :

„Bau- kasten“

   



Ethan, C2H6

Ethanal, C2H4O




Übung: versucht die Elektronenformeln zu erstellen von

H2O,
H2CO3,
C2H6O (mind. 2 verschiedene!),
C6H12 (mind. 2 verschiedene!),
C2H2,
CH4N2O,
C4H10 (mind. 2 verschiedene!),
C4H10O (mind. 2 verschiedene!)

Lösungen hier

Zur Erinnerung:
C ist immer 4-bindig und kann Einfach-, Zweifach- und Dreifachbindungen,
N ist immer 3-bindig und kann Einfach-, Zweifach- und Dreifachbindungen,
O ist immer 2-bindig und kann Einfach-, und Zweifachbindungen,
H ist immer 1-bindig und kann nur Einfachbindungen!

 

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