Grundsätzlich gibt es drei Bindungstypen, wie Atome in Verbindungen zusammengehalten werden. Bekannt ist die Metallbindung (in Metallen), die Ionenbindung (in Salzen) und die Atombindung in molekularen Stoffen. In der Regel tritt die Ionenbindung als Bindung zwischen Metallen- und Nichtmetallatomen auf, die Atombindung zwischen Nichtmetallatomen und die Metallbindung zwischen Metallatomen. Im folgenden sollen die einzelnen Bindungstypen im Überblick betrachtet werden.
Die Atombindung erfolgt zwischen zwei Nichtmetallatomen (Elektronenmangel gg. dem Oktett), die Schreibweise der Bindung erfolgt durch einen Bindungsstrich (gemeinsames Elektronenpaar): A-B.
Das Oktett wird durch den gemeinsamen Besitz von Elektronenpaaren erreicht (Bindungselektronen zählen zu beiden Atomen). Der Zusammenhalt der Atome beruht dabei auf der Anziehungskraft zwischen den positiv geladenen Atomrümpfen und den negativ geladenen Elektronen, die sich zwischen beiden Atomrümpfen befinden, diese Anziehungskraft ist räumlich gerichtet (begrenzte Atomverbände -> Moleküle)
Die Metallbindung erfolgt zwischen zwei Metallatomen (Elektronenüberschuss gg. dem Oktett), die Bindung wird nicht geschrieben, das Elementsymbol genügt.
Das Oktett wird durch die Elektronenabgabe der Metallatome erreicht (Elektronengas), der Zusammenhalt der Atome beruht dabei auf der Anziehungskraft zwischen den positiv geladenen Kationen (Metallatomrümpfe) und den negativ geladenen Elektronen des Elektronengases. Die Bindung wirkt in allen Raumrichtungen und erzeugt dadurch Metallverbände (Metallgitter).
Die Ionenbindung erfolgt zwischen Metallatomen und Nichtmetallatomen, genauer gesagt zwischen Kationen und Anion, die durch die Abgabe von Elektronen bzw. der Aufnahme von Elektronen entstehen. Das Oktett wird durch die Elektronenabgabe des Metallatoms und Elektronenaufnahme des Nichtmetallatoms (Elektronenübertrag). Der Zusammenhalt der Atome bzw. Ionen beruht auf der Anziehungskraft zwischen den positiv geladenen Kationen und den negativ geladenen Anionen (Coulomb-Gesetz). Diese Anziehungskraft wirkt nach allen Raumrichtungen und erzeugt dadurch Ionenverbände (Ionengitter)
Fragen zu Bindungstypen:
Frage 1: Welche Teilchen nehmen an der Bildung einer chemischen Bindung teil?
a) Protonen
b) Elektronen
c) Neutronen
Frage 2: Welche Bindung wird gebildet, wenn sich die Atome zweier Nichtmetalle mit der gleichen Elektronegativität verbinden?
a) Atombindung
b) Metallbindung
b) Ionenbindung
Lösung siehe unten
Lösung: 1b und 2a
Der Begriff “Zusammenhalt von Atomen” bezieht sich auf die Bindungen, die zwischen Atomen entstehen und sie zusammenhalten. Diese Bindungen können ionisch, kovalent oder metallisch sein und merklich die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Materialien ergeben.
Eine ionische Bindung entsteht durch Elektronenübertragung zwischen Atomen. Es wird durch elektrostatische Anziehungskräfte zwischen positiv und negativ geladenen Ionen zusammengehalten. Beispiel: Natriumchlorid (NaCl).
Wenn Elektronen zwischen Atomen geteilt werden, spricht man von einer kovalenten Bindung. Beispiel: Wassermolekül (H2O).
Eine metallische Bindung entsteht durch die Teilung von Elektronenwolken zwischen Metallatomen. Es ergibt eine starke Bindung, die zu hohen Schmelz- und Siedepunkten führt. Beispiel: Eisen (Fe).
Die Bindungsart zwischen Atomen beeinflusst die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Materialien. Beispielsweise haben ionische Verbindungen hohe Schmelz- und Siedepunkte, während kovalente Verbindungen niedrigere Schmelz- und Siedepunkte haben können.
Unterschiedliche Bindungsarten beeinflussen den Zustand von Materialien bei Raumtemperatur. So sind ionische Verbindungen oft Feststoffe, während viele kovalente Verbindungen als Gase, Flüssigkeiten oder niedrig schmelzende Feststoffe auftreten.
Intermolekulare Kräfte sind die Kräfte der Anziehung zwischen Molekülen. Sie beeinflussen den Zusammenhalt von Atomen, insbesondere in kovalenten und molekularen Verbindungen, und tragen zu spezifischen Eigenschaften bei, wie der Fähigkeit von Wasser, eine Oberflächenspannung aufrechtzuerhalten.
Eine polare kovalente Bindung ist eine Art von kovalenter Bindung, in der Elektronen stärker zu einem Atom hingezogen werden, was zu einer ungleichen Verteilung der Ladung führt. Beispiel: Wassermolekül (H2O).
Van der Waals Kräfte sind schwache, temporäre Attraktionen zwischen den Elektronenwolken benachbarter Moleküle oder Atome, die den Zusammenhalt, insbesondere in molekularen und kovalenten Verbindungen, beeinflussen.
Der Zustand von Substanzen (fest, flüssig, gasförmig) wird durch den Zusammenhalt ihrer Atome bestimmt. In festen Stoffen sind die Atome fest aneinander gebunden und haben wenig Freiheit zu bewegen. In Flüssigkeiten sind die Atome weniger eng gebunden und können sich leicht bewegen, während in Gasen die Atome kaum gebunden sind und sich frei bewegen können.