Chemie (Subject) / 1.4. Grundlagen - Chemische Bindungen (Lesson)

Ionisierungsenergie, Elektronenaffinität, Elektronennegativität, Ionenbindung, Atombindung, Metallbindung, Polare Bindung, ...

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• Atombindung: Wie nennt man das Produkt einer Atombindung (2 Produkte)? Molekül (zB das Stickstoffmolekül) Diamantartiger Stoff (wenn Kohlenstoff involviert ist)
• Wie nennt man das Produkt einer Ionenbindung? Salz
• Wie nennt man das Produkt einer Metallbindung? Metall
• pos. Ion = ? Kation
• neg. Ion ? Anion
• Ionisierung =? Atom wird zum Ion, indem elektronen wegkommen (dann wirds Kation) oder indem Ionen dazukommen (Anion)
• Ionisierungsenergie = ? in welche Richtung im PS nimmt sie zu? Energie die benötigt wird um ein Atom in ein Ion umzuwandeln. Also die Energie, die benötigt wird um einem Atom das am schwächsten gebundene e- abzunehmen (1. Ionisierungsenergie) bzw. das am zweitschwächsten gebundene e- abzunehmen (2. Ionisierungsenergie) Sie nimmt von unten nach oben, innerhalb einer Gruppe, zu (kleinere Entfernung zum Kern) und von links nach rechts zu, innerhalb einer Periode, zu (Zunahme der Kernladung bei gleichbleibender Hauptquantenzahl)
• Elektronenaffinität = ? In welche Richtung im PS nimmt sie zu? Die Energie, die bei der Anlagerung eines Elektrons an ein gasförmiges Atom umgesetzt (dh. benötigt oder freigesetzt) wird. gasförmig ist reine Definitionssache (gleiche Bedinungen für alle! :P) wenn ein chloratom zu einem Chlorion wird, wird Energie frei, denn die EA ist negativ, und die Oktettregel besagt dies ja auch. um einem Neonatom ein e- aufzwängen, muss Energie aufgewandt werden, weil Neon sich ja schon im Edelgaszustand befunden hat. Die EA ist positiv. Von links nach rechts und von unten nach oben nimmt sie zu.
• Elektronegativität = ? In welche Richung im PS nimmt sie zu? Maß für die Fähigkeit in einer kovalenten Bindung e- an sich zu ziehen.Je höher die EN, desto höher ist das Bestreben eines Atoms e- an sich zu ziehen. Sie hat keine Einheit, es sind Relativwerte Von links nach rechts und von unten nach oben nimmt sie zu.
• Oktettregel = ? Atome verbinden sich so miteinander, dass ihre Elektronenkonfiguration der der Edelgase entspricht. Denn Edelgase kommen als einzige Elemente ungebunden vor, und somit scheint ihre Elektronenkonfiguration energetisch begünstigt zu sein. Andere Atome gehen ja Bindungen ein um niedrigere Energielevel zu erreichen. die Edelgase haben das anscheinend nicht nötig.
• Was ist der Grund für Zustandekommen einer Bindung begründet? Wie erfolgt sie generell? Grund ist immer das erreichen eines niedrigeren Energieniveaus und sie erfolgt durch Veränderung der Elektronenhülle
• Element mit der höchsten EN? Flour
• Gibt es mehratomige Ionen? Ja! z.B:Ammonium-Ion NH4+
• Zwischen welchen Atomen gibt es Ionenbindungen? Zw. Nicht-Metall und Metallatomen
• Wie muss die EN zweier Elemente sein, damit sie eine Ionenbindung eingehen? Ionenbindungen treten nur bei einer hohen Differenz der beiden EN auf.
• Ist die Ionenbindung eine gerichtete Bindung? Nein. Wenn ein Teilchen negativ geladen ist, dann ist ees in alle Richtungen gleich negativ geladen.
• Nitrat-Ion? NO3- = ein Nichtmetall-Ion
• Carbonat-Ion? CO32- = ein Nichtmetall-Ion
• Sulfat? Sulfat-Ion sind die Salze der Schwefelsäure (H2SO4) SO42-= ein Nichtmetall-Ion
• Sulfid-Ion S2- = ein Nichtmetall-Ion
• Oxid-Ion? O2- = ein Nichtmetall-Ion
• Oxalat-Ion C2O42- = ein Nichtmetall-Ion
• Chloridion Cl- = ein Nichtmetall-Ion
• Wie funktioniert die Ionenbindung? Am Beispiel des Natriumchlorids: Unter Energieaufwand werden einzele Atome aus dem Natriummetall und dem Chlorgas gelöst. Natrium besitzt nur 1 e- in seiner äußersten Schale, Chlor fehlt nur ein e- um in den Edelgaszustand zu wechseln. Na gibt daher ein e- ab und Chlor nimmt es an. Nun haben beide den Edelgaszustand erreicht, sind also energetisch besser dran. Die beiden sind nun geladene Teilchen und ziehen sich an - elektrostatische Anziehung. Sie ordnen sich in einem stabilen Gitter an.
• Welche Charakteristika hat eine ionische gebundene Verbindung? Können die Ionen gegeneinander verschoben werden? meist spröde kristallin Ionen im Gitter können nicht gegeneinander verschoben werden
• Was passiert mit einem Stoff aus Ionenbindung wenn er in die feste Phase wechselt? Nichts. Stoffe mit Inonenbindungen bestehen auch im festen Zustand aus Ionen.
• Atombindung: Wie entsteht ein Molekülorbital? Wie viele e- passen da rein? entsteht durch Überlappung von zwei Atomorbitalen. Es entsteht ein bindendes und ein antibindendes MO. In jedes passen 2 e- rein.
• Atombindung: Wie funktioniert die Paarbildung bei der Atombindung der N-Atoms zum N2-Moleküls? ZB: Stickstoff Jedes N-Atom hat 5 Orbitale, und 5+5 = 10, deswegen 10 MOs. In jedem Hauptenergieniveau ein bindendes und ein antibindendes, bei den 1s und 2s weden beide mit e- ausgefüllt.  1 N-Atom hat 3 halbleere p-Orbitale. Es bilden sich 6 p-Molekülorbitale ( 3 bindende und drei antibindende). Die 6 e- (von jedem N-Atom drei) passen in die 3 bindenden Molekülorbitale. Weil kein ee- im antibindenden sitzt, ist N2 so eine stablie Verbindung. Diese e- müssen einen den ersten 3 e- entgegengesetzen spin haben. Es kann also nicht jedes N-Atom mit jedem N-Atom.
• bindende Molekülorbitale = ? haben erhöhte Ladungsdichte im Bereich zwischen den Kernen. Sie sind Ausdruck der Anziehenden Komponente im Lennard-Jones-Potential. Sie sind energieärmer und stabiler als die "normalen" AO und als das antibindende MO.
• Atombindung: Antibindendes MO? Haben eine geringere Ladungsdichte zwischen den Kernen, deswegen stoßen sich Kerne ab. sie ist die abstoßendene Komponente im Lennard-Jones-Potential. Sie ist energetisch höher und weniger stabil.
• Atombindung: Welche Regeln gelten fürs Aufstellen der Elektonenkonfiguration von Atomen / ihren Bindungen? gesetz der Minimum der Energie Hundsche Regel Pauli-Prinzip Die Summer der Atomorbitale ist die Summe der Molekülorbitale. Bsp H: 1s +1s = 2s (ein bindendes und ein antibindendes)
• Atombindung: Lassen sich beliebige AOs zu MOs kombinieren? Warum? Nein. Die zu MOs verschmelzenden AOs müssen vergleichbarer Energie sein (also s+s) Die zu MOs verschmelzenden AOs müssen bezüglich der Kern-Kern-Achse von gleicher Symmertie sein (also px+px)
• Wie viele MOs bilden 2 N-Atome? Jedes N-Atom hat 5 Orbitale, und 5+5 = 10, deswegen 10 MOs. In jedem Hauptenergieniveau ein bindendes und ein antibindendes, bei den 1s und 2s weden beide mit e- ausgefüllt. Bei den p müssen 6 e- untergebracht werden, das geht sich in 3 MOs aus (6:2 =3) und es stehen 3 bindende MOs zur Verfügung. Weil sie energieärmer sind, werden sie zuerst aufgefüllt, und es gehen sich alle 6 e- in ihnen (den bindenden) aus
• bizentrisch und polyzentrisch? MOs sind entweder bizentrisch oder polyzentrisch. Dh. sie haben entweder zwei oder mehrere Kerne in sich
• Wie stabil ist das N2-Molekül? Warum? Sehr stabil. Weil es in den 3 äußersten MOs, den anitbindenen keine elektronen besitzt.
• Atombindung: Welche elemente können Atombindungen eingehen? Nichtmetall-Nichtmetall
• Wie ist die Atombindung charakterisiert? Ist sie stark? Ist sie gerichtet? sehr stabile Verbindungen gerichtete Verbindungen
• Atombindung: Wie wird die Atombindung noch genannt? kovalente Bindung
• Was sind typische kovalente Verbindungen? organische Molekül (iwas mit C) keramische Stoffe diamantartige Stoffe aber auch Gase (N2, etc)
• Von wem wird die Anordnung der Atome in einem Molekül mitbestimmt? Warum? In welcher Form? Von den Valenzelektronen. 1. weil sie Raum brauchen und 2. wollen Elektronen immer möglichst weit von einander entfernt sein (zwei negative Ladungen stoßen einander ab) Bei einer Atombindung entstehen MOs. Z.B. Wasserstoff-2. 1s (AO) + 1s (AO) = 2s (MO) es enstehen aus den AOs der 2 H 2 MOs und zwar ein bindendes und ein antibindendes. Das Elektronenpaar im antibindenden wirkt stärker abstoßend und beeinflusst die Molekülstruktur.
• Hybridisierung: Welche ist die schwächere Bindung? Die Sigma- oder die Pi-Bindung? Welche Bindung löst sich eher auf um mit anderen Atom eine Verbindung einzugehen? Die Pi-Bindung ist schwächer Die Sigma-Bindung bleibt erhalten, auch wenn die Pi-Bindungen sich auflösen, um mit einem anderen Atom eine Verbindung einzugehen
• Wie heißen die Formen von Hybridorbitalen? Welche Bindungen verursachen sie? sp-Orbital (1s & 1p Orbital "verschmelzen")...Dreifachbindungen sp2-Orbital (1s & 2p Orbitale "verschmelzen")...Zweifachbindungen sp3-Orbital (1s & 3p Orbitale "verschmelzen")...Einfachbindungen
• Welche Orbitale machen eine Sigma-Bindung aus? Hybridorbitale (sp)
• Welche Orbitale machen eine Pi-Bindung aus? "Normale" Orbitale (p,s)
• Wo findet Hybridisierung statt? Wie viele Atome sind dazu nötig? In einem Atom. Es "verschmilzt" das 2s mit dem 2p(x) Orbital eines Kohlenstoffatoms um eine Bindung mit einem H einzugehen. Das H-Atom braucht aber keine hybridisierten Orbitale dazu. Sein 1s Orbital überlappt sich mit dem sp-Orbital vom Kohlenstoff an der stelle wo das sp-Orbital einem s-Orbital ähnelt.
• Hybridisierung - Wie funktioniert's? sp-Hybridisierung: eines der drei 2p-Orbitale "verschmilzt" mit dem 2s Orbital. Es bleiben 2 "normale" p-Orbitale und 2 sp Orbitale (1 +1 = 2). Sie liegen energetisch über dem Niveau von 2s, aber unter dem Niveau der 2p. sp2-Hybridisierung: zwei der drei 2p-Orbitale "verschmelzen" mit dem 2s Orbital. Es bleibt ein "normale" p-Orbital und 3 sp Orbitale (2 +1 = 3). Sie liegen energetisch über dem Niveau von 2s, aber unter dem Niveau der 2p. sp3-Hybridisierung: drei der drei 2p-Orbitale "verschmelzen" mit dem 2s Orbital. Es bleibt kein "normale" p-Orbital und 4 sp Orbitale (3 +1 = 4). Sie liegen energetisch über dem Niveau von 2s, aber unter dem Niveau der 2p.
• Welche Verbindungen sind Beispiele für Doppelbindungen (bzw. sp2-Hybridorbitale?) Alkene Aromatische Verbindungen Carbonylverbindungen ...
• Hybridisierung: Was sind die Charakteristika eines sp-Hybridorbitals? Ähnelt es eher einem s oder einem p-Orbital? Wie ist seine Geometrie? hoher s-Charakter Rotationsachse (von beiden sp-Orbitalen gemeinsam) schließt einen 180° Winkel ein -> linear Die beiden Atome die mit der Dreifachbindung verbunden sind können sich nicht gegeneinander verschieben/verdrehen.
• Welche Geometrien können Atome haben? linear... wie eine Schnur gewinkelt trigonal eben trigonal pyramidal tetraedisch... trigonal bipyramidisch oktaedrisch
• Was sind Beipiele für Verbindungen mit sp-Hybridorbitalen? Alkine Nitrile (Kohlenstoff und dreifach gebundenem Stickstoff; R–C≡N)

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