Was ist chemische Bindung?
Chemische Bindung tritt auf, wenn sich zwei oder mehr Atome zusammenschließen, um ein Molekül zu bilden. Es ist ein allgemeines Prinzip in der Wissenschaft, dass alle Systeme versuchen, ihren niedrigsten Energieniveau zu erreichen, und eine chemische Bindung wird nur stattfinden, wenn sich ein Molekül bilden kann, das weniger Energie als seine nicht gemungten Atome aufweist. Die drei Hauptbindungsarten sind ionisch, kovalent und metallisch. Dies alle beinhaltet Elektronen, die sich auf verschiedene Weise zwischen Atomen bewegen. Ein weiterer, viel schwächerer Typ ist die Wasserstoffbindung.
Atomstruktur
Atome bestehen aus einem Kern, der positiv geladene Protonen enthält, die von einer gleichen Anzahl negativ geladener Elektronen umgeben ist. Normalerweise sind sie elektrisch neutral. Ein Atom kann jedoch ein oder mehrere Elektronen verlieren oder gewinnen, was eine positive oder negative Ladung verleiht. Wenn man eine elektrische Ladung hat, wird es als Ion bezeichnet.
Es sind die Elektronen, die an der chemischen Bindung beteiligt sind. Diese Partikel sind in Shells angeordnet, die als exis angesehen werden könnenin zunehmenden Entfernungen vom Kern. Je weiter vom Kern vom Kern entfernt die Schalen sind, desto mehr Energie haben sie. Die Anzahl der Elektronen, die eine Hülle belegen können, ist begrenzt. Zum Beispiel hat die erste, innerste Shell eine Grenze von zwei und die nächste Schale eine Grenze von acht.
In den meisten Fällen sind es nur die Elektronen in der äußersten Hülle, die an der Bindung teilnehmen. Diese werden oft als Valenzelektronen bezeichnet. In der Regel werden Atome dazu neigen, sich so zu kombinieren, dass sie alle volle äußere Schalen erreichen, da diese Konfigurationen normalerweise weniger Energie haben. Eine Gruppe von Elementen, die als edle Gase bekannt sind - Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon und Radon - haben bereits volle Außenschalen und aus diesem Grund formen sie normalerweise keine chemischen Bindungen. Andere Elemente werden im Allgemeinen versuchen, eine edle Gasstruktur durch Geben, Akzeptieren zu erreichenTing oder Teilen von Elektronen mit anderen Atomen.
Chemische Bindungen werden manchmal durch etwas dargestellt, das als Lewis Struction bezeichnet wird und nach dem amerikanischen Chemiker Gilbert N. Lewis benannt ist. In einer Lewis -Struktur werden die Valenzelektronen durch Punkte direkt außerhalb der chemischen Symbole für die Elemente in einem Molekül dargestellt. Sie zeigen deutlich, wo sich die Elektronen von einem Atom zum anderen bewegt haben und wo sie zwischen Atomen geteilt werden.
ionische Bindung
Diese Art der chemischen Bindung findet zwischen Metallen statt, die leicht Elektronen aufgeben, und Nichtmetalle, die sie akzeptieren möchten. Das Metall verleiht den Elektronen in seiner unvollständigen äußersten Hülle dem Nichtmetall und lässt diese Schale leer, so dass die vollständige Hülle unten zu seiner neuen äußersten Hülle wird. Das Nicht-Metal akzeptiert Elektronen, um seine unvollständige Außenhülle zu füllen. Auf diese Weise haben beide Atome volle äußere Muscheln erreicht. Dies lässt das Metall mit einer positiven Ladung und dem Nicht-Metal mit einer negativen Ladung.Sie sind also positive und negative Ionen, die einander anziehen.
Ein einfaches Beispiel ist Natriumfluorid. Natrium hat drei Schalen mit einem Valenzelektron im äußersten. Fluor hat zwei Schalen mit sieben Elektronen im äußersten. Das Natrium verleiht dem Fluor -Atom ein Valenzelektron, so dass das Natrium jetzt zwei komplette Schalen und eine positive Ladung hat, während das Fluor zwei vollständige Schalen und eine negative Ladung hat. Das resultierende Molekül - Natriumfluorid - verfügt über zwei Atome mit vollständigen Außenschalen, die durch elektrische Anziehung miteinander verbunden sind.
kovalente Bindung
Atome von Nicht-Metallen verbinden sich miteinander, indem sie Elektronen so teilen, dass sie ihren Gesamtenergieniveau senken. Dies bedeutet normalerweise, dass sie im Zusammenhang alle volle äußere Muscheln haben. Um ein einfaches Beispiel zu nehmen, hat Wasserstoff nur ein Elektron in seiner ersten - und einzigen - Hülle, wodurch es einen kurzen von einer vollen Schale hinterlässt. Zwei Wasserstoffatome können ihre teilenElektronen zur Bildung eines Moleküls, in dem beide eine volle Außenhülle haben.
Es ist oft möglich, vorherzusagen, wie sich Atome miteinander aus der Anzahl der Elektronen verbinden, die sie haben. Zum Beispiel hat Carbon sechs, was bedeutet, dass es eine volle erste Hülle von zwei und eine äußerste Hülle von vier hat, sodass sie vier von einer vollen Außenhülle kurz hinterlassen. Sauerstoff hat acht, ebenso sechs in seiner äußeren Hülle - zwei kurzer als eine volle Hülle. Ein Kohlenstoffatom kann sich mit zwei Sauerstoffatomen zur Bildung von Kohlendioxid kombinieren, bei denen der Kohlenstoff seine vier Elektronen, zwei mit jedem Sauerstoffatom, und die Sauerstoffatome wiederum jeweils zwei ihrer Elektronen mit dem Kohlenstoffatom haben. Auf diese Weise haben alle drei Atome volle Außenschalen mit acht Elektronen.
Metallische Bindung
In einem Stück Metall können sich die Valenzelektronen mehr oder weniger frei bewegen, anstatt zu einzelnen Atomen zu gehören. Das Metall besteht daher aus positiv geladenen Ionen, die von mobilen, negativ geladenen Auswahl umgeben sindRons. Die Ionen können relativ leicht bewegt werden, sind aufgrund ihrer Anziehungskraft auf die Elektronen jedoch schwer zu lösen. Dies erklärt, warum Metalle im Allgemeinen leicht zu biegen, aber schwer zu brechen sind. Die Mobilität der Elektronen erklärt auch, warum Metalle gute Stromleiter sind.
Wasserstoffbindung
Im Gegensatz zu den obigen Beispielen beinhaltet die Wasserstoffbrücke die Bindung zwischen Molekülen. Wenn Wasserstoff mit einem Element kombiniert wird, das Elektronen wie Fluor oder Sauerstoff stark anzieht, werden die Elektronen vom Wasserstoff weggezogen. Dies führt zu einem Molekül mit einer insgesamt positiven Ladung auf der einen Seite und einer negativen Ladung auf der anderen Seite. In einer Flüssigkeit ziehen sich die positiven und negativen Seiten gegenseitig an und bilden Bindungen zwischen den Molekülen.
Obwohl diese Bindungen viel schwächer sind als ionische, kovalente oder metallische Bindungen, sind sie sehr wichtig. Wasserstoffbrückenbindung findet in Wasser statt, eine Verbindung, die zwei Wasserstoffatome und eine von enthältSauerstoff. Dies bedeutet, dass mehr Energie erforderlich ist, um flüssiges Wasser in ein Gas umzuwandeln, als es sonst der Fall wäre. Ohne Wasserstoffbindung hätte Wasser einen viel niedrigeren Siedepunkt und könnte nicht als Flüssigkeit auf der Erde existieren.