Aggregatzustände und Bindungsarten

a) Welche Aggregatzustände von Stoffen gibt es und nennen Sie deren Charakteristika.

b) Welche Bindungsarten zwischen Atomen und Molekülen gibt es und nennen Sie deren Charakteristika.

c) Was versteht man unter der Wasserstoffbrückenbindung?

Lösung

a) Welche Aggregatzustände von Stoffen gibt es und nennen Sie deren Charakteristika.

Flüssig: Die Teilchen sind nicht wie beim Feststoff ortsfest, sondern können sich gegenseitig verschieben.

Gas: Beim gasförmigen Zustand ist die Bewegungsenergie der kleinsten Teilchen so hoch, dass sie nicht mehr zusammen halten. In einem geschlossenen Raum führt das Stoßen der kleinsten Teilchen gegen die Wände zum Druck des Gases. (4)

Fest: Die kleinsten Teilchen sind bei einem Feststoff nur wenig in Bewegung. Sie schwingen um eine feste Position, ihren Gitterplatz, und rotieren meist um ihre Achsen. Je höher die Temperatur wird, desto heftiger schwingen/rotieren sie und der Abstand zwischen den Teilchen nimmt (meist) zu.

b) Welche Bindungsarten zwischen Atomen und Molekülen gibt es und nennen Sie deren Charakteristika.

Eine Ionenbindung wird zwischen Metall- und Nichtmetallatom dadurch gebildet, dass das Metallatom seine Valenzelektronen vollständig an das Nichtmetallatom abgibt. Dadurch entsteht aus dem Metallatom ein Kation und aus dem Nichtmetallatom ein Anion. Ein Kation ist ein positiv geladenes Ion. Da positiv geladene Ionen bei einer Elektrolyse zur Kathode (dem Minuspol) wandern, wurde für sie der Name Kationen gewählt. Einwertig (monovalent) sibd: K +, Na +, Li +, H +

zweiwertig (divalent): Mg 2+, Ca 2+, Ba 2+; Ein negativ geladenes Ion heißt Anion. Da negativ geladene Ionen bei einer Elektrolyse zur Anode (dem Pluspol) wandern, wurde für sie der Name Anion gewählt. Anionen entstehen aus Atomen bzw. Molekülen durch Elektronenaufnahme.

Aufgrund der elektrostatischen Anziehung zwischen diesen Ionen entsteht ein Ionengitter. Gitter bilden sich nur im festen Zustand aus. Im flüssigen Zustand bricht das Gitter zusammen.

Bei einer Metallbindung hingegen sind alle Bindungspartner Metalle. Sie geben alle Valenzelektronen ab. Die dadurch entstandenen Metallkationen werden durch die jetzt frei beweglichen Elektronen (das sog. Elektronengas) zusammengehalten, es entsteht ein Metallgitter.

Bei einer Atombindung sind alle Bindungspartner Nichtmetalle. Alle Atome nehmen Valenzelektronen auf. Dadurch entstehen Moleküle, die durch bindende Elektronenpaare zusammengehalten werden. Deshalb spricht man von einer molekularen oder kovalenten Bindung, auch Elektronenpaarbindung oder Atombindung genannt. Die Elektronen befinden sich in sogenannten Molekülorbitalen (MO) zwischen beiden Bindungspartnern (bindende Elektronenpaare).

c) Was versteht man unter der Wasserstoffbrückenbindung?

Ungleiche Partialladungen innerhalb eines Moleküls lassen einen Dipol entstehen. Die Moleküle richten sich so aus, dass sich ungleichnamige Dipole aneinanderlagern können. Beispiel: Wasserstoffbrückenbindung, die zur Bildung von Clustern beim Wasser führt und dessen physikalische Anomalien bestimmt.