In einem einführenden Kapitel wurde die grundsätzliche Unterscheidung bei den Bindungstypen vorgestellt. Dabei wurden die drei wichtigen Primärbindungen (Bindungen, die Atome/Ionen miteinander zu einem Stoff verbinden) Atombindung, Metallbindung und Ionenbindung erklärt. Die Atombindung (oder auch kovalente Bindung) ist die Bindung, die zwischen Nichtmetallatomen wirken und Moleküle bilden. Die Bindung zwischen den Atomen im Molekül wird dabei durch die Bildung einer oder mehrerer gemeinsamer Elektronenpaare bewirkt.
Dabei unterscheidet man (grob) zwischen unpolaren und polaren Atombindungen. Die Polarität der Atombindung ist abhängig, wie stark das gemeinsame Elektronenpaar von einem der beiden Bindungspartner angezogen wird. Ziehen beide Bindungspartner das gemeinsame Elektronenpaar gleich stark an, so liegt eine unpolare Atombindung vor, wird das Elektronenpaar von einem Bindungspartner stärker angezogen, so “entsteht” eine polare Atombindung.
Wiederholung: “Bindungen” von einzelnen Atomen zu Molekülen entstehen bevorzugt dann, wenn die einzelnen Atome einen energetisch günstigen (bzw. stabilen) Zustand erreichen. Dieser Zustand wird durch eine -mit Elektronen- vollbesetzte Außenschale erreicht. Bei Hauptgruppenelementen (außer Wasserstoff) ist dieser Zustand durch 8 Valenzelektronen auf der äußersten Schale gekennzeichnet. Diesen Zustand können Atome erreichen, indem sie Elektronen in Form von gemeinsamen Elektronen miteinander teilen.
Atombindung
Wie eingangs erwähnt, hängt die Polarität der Bindung zwischen zwei Atomen davon ab, wie stark der jeweilige Bindungspartner die Bindungselektronen anzieht. Dies kann man abschätzen:
Für Bindungspartner, die sich in der gleichen Hautgruppe bzw. in der gleichen Periode des Periodensystems befinden, kann mit Hilfe dieser einfachen Überlegungen bestimmt werden, welcher Bindungspartner das höhere Bestreben hat, die Bindungselektronen an sich zu ziehen,
Was ist aber mit Bindungspartnern, die werde in der gleichen Hauptgruppe noch in der gleichen Periode zu finden sind?
Auch hier gibt es ein einfaches “Modell”, mit dem das unterschiedliche Bestreben, Bindungselektronen anzuziehen, vorhergesagt werden kann. Hierzu dient die sog. Elektronegativität. Die Elektronegativität ist dabei definiert als ein Maß für die Fähigkeit eines Atoms in einer chemischen Bindung die Bindungselektronen an sich zu ziehen. Diesen Wert findet man bei jedem Element im Periodensystem angegeben. Damit können wir nun aussagen, ob eine unpolare oder polare Atombindung vorliegt.
Hinweis:
An einigen Schulen bzw. in einigen Lehrbücher wird die polare bzw. unpolare Atombindung nochmal genauer unterschieden, daher kann sich beispielsweise der Satz finden, dass “erst” ab einer Differenz der Elektronegativität >0,4 die Bindung als polar bezeichnet wird. In diesem Fall klassifiziert man die “polaren Bindungen” folgendermaßen:
Hinweis:
Die Differenz in der Elektronegativität sollte nie (alleine) dazu verwendet werden, um daraus zu schließen, dass eine unpolare bzw. polare Atombindung vorliegt. Bei einer Legierung aus zwei Metallen, liegt in der Regel auch nur eine geringe Elektronegativitätsdifferenz zwischen beiden Elementen vor.
Eine polare Atombindung ist eine chemische Bindung zwischen zwei Atomen, bei der die Elektronen näher an einem Atom als an dem anderen sind. Dieses Ungleichgewicht der Elektronenverteilung führt zu einer Teilladungsverteilung.
Die Polarität einer Atombindung wird durch die Elektronegativitätsdifferenz der beiden bindenden Atome bestimmt.
Wenn zwei Atome mit unterschiedlicher Elektronegativität eine Bindung bilden, zieht das Atom mit der höheren Elektronegativität Elektronen stärker an sich, was eine polare Atombindung erzeugt.
Die Folge einer polaren Atombindung ist eine ungleiche Ladungsverteilung, bei der das Atom mit der höheren Elektronegativität eine partielle negative Ladung hat und das Atom mit der niedrigeren Elektronegativität eine partielle positive Ladung hat.
Ein Dipolmoment ist eine Messung der Polarität einer chemischen Bindung. In polaren Atombindungen zeigt das Dipolmoment in Richtung des Atoms mit der höheren Elektronegativität.
Wasser ist ein gutes Beispiel für eine polare Atombindung, da die Sauerstoffatome eine höhere Elektronegativität haben als die Wasserstoffatome und die Elektronen daher näher am Sauerstoffatom liegen, was eine Teilladung erzeugt.
Der Hauptunterschied zwischen einer polaren und einer nichtpolaren Atombindung ist die Elektronenverteilung. Bei einer polaren Atombindung ist diese ungleich, während sie bei einer nichtpolaren Atombindung gleich ist.
Polare Atombindungen beeinflussen die physikalischen Eigenschaften einer Substanz, darunter den Siede- und Schmelzpunkt. Substanzen mit polaren Atombindungen haben in der Regel höhere Siede- und Schmelzpunkte als solche mit nichtpolaren Atombindungen.
Polare Stoffe lösen sich gut in Wasser auf, weil Wasser ebenfalls polar ist. Das Phänomen “Ähnliches löst sich in Ähnlichem” kommt hier zur Anwendung.
Man kann die Polarität einer Atombindung vorhersagen, indem man die Elektronegativität der jeweiligen Atome berücksichtigt. Eine bedeutende Differenz in der Elektronegativität deutet auf eine polare Atombindung hin.