Elemente und Moleküle, Schulbuch

31 2.4 DAS ATOMBINDUNGSMODELL Die polarisierte Atombindung Warum siedet Wasser bei 100 °C und Alkohol schon bei 78 °C? Warum schmilzt Eis bei 0 °C und Schwefel erst bei 119 °C ? Wovon hängt die Höhe von Siede- und Schmelzpunkt ab? a) Von den Kräften zwischen den Teilchen: Je stärker die Anziehung der Teilchen untereinander, desto höher sind Kp und Fp . b) Von der Masse der Teilchen: Je „schwerer“ ein Teilchen, desto höher sind Kp (Siedepunkt) und Fp (Schmelzpunkt). Bei unpolaren Teilchen – haben geringe Anziehungskräfte – entscheidet besonders die Masse. Die Abhängigkeit des Siedepunktes von der Teilchenmasse erkennt man an den Sie- depunkten der Edelgase. (Abb. 31.2) Betrachtet man allerdings die Siedepunkte der Halogenwasserstoffe, erkennt man, dass Fluorwasserstoff, das „leichteste“ Molekül in dieser Reihe, den höchsten Siedepunkt hat. Zwischen Fluorwasserstoff-Molekülen müssen daher starke Kräfte wirksam sein. Sind unterschiedliche Atome miteinander verknüpft, so tritt auf Grund der Elektro- negativitätsunterschiede der Bindungspartner eine ungleichmäßige Verteilung der Elektronen zwischen den beteiligten Atomen auf. Das bindende Elektronenpaar wird vom elektronegativeren Atom stärker angezogen. Dabei werden Elektronen nicht vollständig in den Einflussbereich des „stärkeren“ gezogen – dies geschieht erst bei sehr großem Elektronegativitätsunterschied, wie zB zwischen Metall- und Nichtme- tall-Atomen –, sondern nur mehr oder minder stark ungleichmäßig verteilt. Die an der Bindung beteiligten Atome bekommen dadurch Teilladungen, da im Schnitt mehr oder weniger elektrisch negative Ladung zur Verfügung steht, als der Kernladung entspricht. Der elektro-negativere Partner erreicht dabei eine negative Teilladung (Symbol δ – ), der andere Partner eine positive Teilladung (Symbol δ + ). Solche Pola- risierungen treten bei allen Molekülen mit unterschiedlichen Atomen auf. Wirklich unpolarisierte Bindungen gibt es nur bei Verknüpfung gleichartiger Atome. Je geringer allerdings der Elektronegativitätsunterschied ist, desto schwächer ist auch die Polarisierung ausgeprägt. Vergleiche dazu die Stoffe H 2 O, H 2 S, H 2 Se sowie HF, HCl, HBr in Abb. 31.2! Ob die durch die polarisierte Atombindung auftretenden Teilladungen einen Effekt auf die Eigenschaften des Moleküls und damit auf die Eigenschaften des entspre- chenden Stoffes haben, hängt auch vom räumlichen Aufbau des Moleküls ab. Fallen die Schwerpunkte der negativen und positiven Teilladungen zusammen, heben sie einander in ihrer Wirkung auf. Solche Moleküle nennt man unpolar . (Abb. 31.3) Fallen die Ladungsschwerpunkte nicht zusammen, so besitzt das Molekül einen negativen und einen positiven Bereich. Solche Moleküle bezeichnet man als Dipolmoleküle und die entsprechenden Stoffe als polare Stoffe. (Abb. 31.4) (Erkennungshilfe für Dipolmoleküle: Bei Molekülen aus 2 Atomsorten trägt das Zen- tralatom ein oder mehrere nicht bindende Elektronenpaare.) Zwischen stark polaren Stoffen wirken starke Kräfte; dies erklärt auch den hohen Siedepunkt von Fluorwasserstoff. Allerdings muss es zwischen unpolaren Stoffen ebenfalls Wechselwirkungen geben, die auch bei diesen Teilchen den festen Zustand bewirken. ■ 31.1: Bestimm bei folgenden Stoffen, ob sie polar oder unpo- lar sind: CCl 4 , CH 3 F, I 2 , SO 2 , HF, CS 2 ! ÜBUNGEN Butan Wasser Kleine Anziehungskraft Große Anziehungskraft 100 H 2 O H 2 S H 2 Se H 2 Te CH 4 SiH 4 GeH 4 SnH 4 Ne Ar Kr Xe HF HCl HBr HI Temp. in °C 2 3 4 5 Periode 50 0 –50 –100 –150 –200 –250 CO O δ - δ - (2)δ + CH H δ + δ + H δ + H δ + (4)δ - H Cl δ + δ - O H H δ + δ + (2)δ - NH H δ + δ + (3)δ - H δ + Abb. 31.1: Anziehungskräfte zwischen Molekülen Abb. 31.2: Siedepunkte verschiedener Stoffe Abb. 31.3: Ladungsverteilung in verschiedenen un- polaren Molekülen Abb. 31.4: Ladungsverteilung in verschiedenen polaren Molekülen Nur zu Prüfzwecken – Eigentu des Verlags öbv