Unpolare Atombindung

Guten Tag und herzlich willkommen. Dieses Video heißt "Atombindung", korrekt gesprochen "unpolare Atombindung". Atombindung nennt man auch kovalente Bindung. Ein anderer Name ist Elektronenpaarbindung. Die Bezeichnung homöopolare Bindung ist völlig korrekt, man findet sie aber seltener. Wir wollen die Atombindungen viergeteilt besprechen. 1. Der Begriff der Atombindung 2. Bewegung der Elektronen im Stoff 3. Die daraus resultierenden Eigenschaften im Stoff, und 4. Die Elemente, die Atombindungen herausbilden, im Periodensystem der Elemente.   Der Begriff der Atombindung. Nehmen wir das einfachste chemische Element H, Wasserstoff. Betrachten wir zwei Wasserstoffatome. Die Kreise mit den eingetragenen, positiven Ladungen sind die Atomkerne. Außerhalb jedes Atomkerns bewegt sich jeweils ein Elektron um diesen Kern herum. Das sind die Elektronenhüllen. Die Bewegung der Elektronen um die Atomkerne erfolgt äußerst schnell, sodass es nicht möglich ist, den genauen Aufenthaltsort eines Elektrons mit einem Foto festzustellen. Mann muss sich das so vorstellen, dass ein Foto einen verschwommenen Bereich der Elektronenbewegung darstellt, so wie ich es versuche euch hier zu zeichnen. Die Elektronen bewegen sich hier mit sehr großer Geschwindigkeit um die Kerne herum. Dabei erhalten wir ein Bild, das uns zeigt, wo sie sich hauptsächlich aufhalten. Bei einer Annäherung der beiden Atome, kommt es dazu, dass sich die Elektronen nicht nur um ihren eigenen Kern bewegen, sondern auch um den benachbarten Atomkern. Jedes einzelne Elektron gehört jetzt jeweils zum eigenen Atomkern, als auch zum benachbarten Atomkern. Es kommt zu einer Stabilisierung des Systems. Die beiden Atomkerne können jetzt nicht mehr frei im Raum herumschwirren, sondern bleiben in einem bestimmten Abstand gegenüber stehen. Die Atomkerne und damit die beiden Atome haben sich fest miteinander verbunden. Es hat sich eine Atombindung herausgebildet. Bei der Atombindung kommt es zu einer Gleichverteilung der Elektronen zwischen den Bindungspartnern. Das Wasserstoffmolekül ist entstanden. Es hat sich ein gemeinsames Elektronenpaar herausgebildet. Um Dieses anzudeuten, schreibt man H - H. Der Strich veranschaulicht das gemeinsame Elektronenpaar. Im zweiten Teil wollen wir nun besprechen, wie sich das Bindungselektron innerhalb eines Stoffes bewegen können. Nehmen wir nun eine Bindung H - H und noch eine Bindung H - H. Das sind Wasserstoffmoleküle, hervorgegangen aus dem chemischen Element Wasserstoff. Wasserstoff ist ein sehr niedrig siedendes Gas. Das wird auch verständlich, denn die Bindungselektronen, hier durch die Verbindungsstriche H - H angedeutet, halten zwar die Atome zusammen, treten aber in keinerlei Kontakt zwischen den einzelnen Molekülen. Dazwischen gibt es keinerlei Beziehung. Oder nehmen wir das chemische Element Kohlenstoff C. Reinen Kohlenstoff trifft man als Diamant an. Und einen kleinen Ausschnitt aus dem Diamantengitter möchte ich euch ein mal rechts daneben darstellen. Kohlenstoff hat vier Bindungsarme und kann daher vier Bindungen zu anderen Kohlenstoffatomen eingehen. Das bedeutet, dass die acht Bindungselektronen, die durch die vier schwarzen Bindungsstriche dargestellt werden, sich um das mittlere Kohlenstoffatom bewegen. Die rot dargestellte Bindung rechts daneben tritt allerdings mit dem mittleren Kohlenstoffatom nicht in Wechselwirkung. Das mit den vier Bindungsarmen versehene Kohlenstoffatom wird tatsächlich auch nur von diesen vier Elektronenpaaren umgeben. Ich habe sie blau umrandet. Es besteht kein Kontakt zu dem rot eingezeichneten Elektronenpaar. Wie sieht es mit dem Element Phosphor P aus? Weißer Phosphor besteht aus einzelnen Molekülen P4. Aus Tetraeder, in deren Eckpunkten sich Phosphoratome befinden. Diese einzelnen Atome P4 haben nur einen geringen Kontakt miteinander. Das heißt, die Bindungselektronen der einzelnen Moleküle können miteinander nicht in Kontakt treten, die Elektronen können sozusagen nicht überschwappen. Weißer Phosphor ist zwar fest, aber relativ leicht flüchtig. Das chemische Element Schwefel S tritt normalerweise als solche Kronen, gebaut aus 8 Schwefelatomen, auf. Bei den Schwefelmolekülen S8 verhält es sich ähnlich wie bei den Phosphormolekülen P4. In den Molekülen sind Bindungselektronen vorhanden. Diese haben allerdings kaum einen Einfluss untereinander. Die Elektronen schwappen sozusagen nicht von einem zum anderen Molekül über. Schwefel ist zwar fest, aber auch relativ leicht flüchtig. Wir können schlussfolgern: Bei der Atombindung sind die Elektronen innerhalb des Stoffes unbeweglich. Welche Stoffeigenschaften ergeben sich nun aus dem Verhalten der Verbindungselektronen? Die Elemente, die ich nun aufführe, haben im Wesentlichen übereinstimmende Eigenschaften. Kohlenstoff, C, mit der Modifikation Diamant. Phosphor, Schwefel, Chlor, Brom und Jod. Eine wichtige gemeinsame Eigenschaft der Elemente mit Atombindung ist, dass sie relativ leicht flüchtig sind, die Schmelz- bzw. Siedetemperaturen sind niedrig. Eine Ausnahme dabei ist Kohlenstoff. Der fehlende Kontakt zwischen allen Atomen im Stoff verhindert, dass sich die Wärme schnell ausbreitet. Es kommt zu einer geringen Wärmeleitfähigkeit. Die fehlende Elektronenbewegung innerhalb aller Elektronen im Stoff führt zu einer geringen elektrischen Leitfähigkeit. Wenn man eine Kraft auf einen festen Stoff mit Atombindung ausübt, so kann er sich nicht verformen. Er bricht. Diese Stoffe sind nicht formbar. Ausgenommen davon sind Stoffe mit gasförmigen oder flüssigen Aggregatszustand. Stoffe mit Atombindungen sind nicht oder schlecht wasserlöslich. Welchen Platz nehmen chemische Elemente, die Atombindungen ausbilden, im Periodensystem der Elemente ein? Ich habe einmal alle chemischen Elemente, die Atombindungen ausbilden, durch ihre Symbole dargestellt. Es sind die chemischen Elemente Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Phosphor, Schwefel, Chlor,  Brom, Jod. Wir können somit feststellen: Die Atome der typischen Nichtmetalle bilden unpolare Atombindungen aus. Wenn man von einer Atombindung spricht, so meint man zuerst einmal eine typische Atombindung, die nicht polar ist, also einfach eine unpolare Atombindung. Daher lässt man auch oft die Bezeichnung "unpolar" vor "Atombindung" weg.  Eine Anmerkung: Wenn wir von typischen Nichtmetallen im Zusammenhang mit Atombindungen sprechen, dann meinen wir natürlich die Edelgase nicht.   Ich danke für eure Aufmerksamkeit. Alles Gute! Auf Wiedersehen!