Chemie begreifen, Schulbuch

vorhandene Atomsorten Problem Auswirkung Ergebnis Stoffteilchen zusammen- haltende Kraft Elektronen- überschuss Elektronen- abgabe an das Gitter Metallgitter Ionengitter Molekül Gitter aus Kationen und Anionen Elektronenpaare zwischen den Atomen Übertragung von Elektronen gemeinsame Nutzung der Elektronen Überschuss und Mangel an Elektronen Elektronen- mangel nur Metallatome Metall- und Nichtmetall- atome nur Nichtmetall- atome Metallbindung Ionenbindung Elektronen- paarbindung Übersicht Für besonders Interessierte Das Wichtigste E2 66 Nichtmetallatome verfügen über zu wenige Elektronen für ein Oktett. Um den Mangel zu beseitigen, »verwenden« sie einen Teil der Außenelektronen fast immer paarweise gemeinsam: Durch Überlagerung zweier Elektronen entsteht die Elektronenpaar- bindung . Diese verknüpft die Nichtmetall- atome zu Molekülen. Je nach Größe dieser Stoffteilchen unterscheiden sich die entsprechenden Reinstoffe deutlich: Die Grenze zwischen kleinen und großen Molekülen ist nicht scharf, sondern umfasst einen Bereich von etwa 5–20 Atomen: Moleküle aus 2–4 Atomen verdampfen meist, bevor sie zerbrechen. Moleküle aus mehr als 20 Atomen verhalten sich in der Regel umgekehrt. Liegt die Molekülgröße im Grenzbereich von 5–20 Atomen, ent- scheiden die Stabilität der Bindung und der Zusammenhalt der Moleküle untereinander, welcher Vorgang beim Erhitzen zuerst einsetzt. Die diamantartigen Reinstoffe spielen bei chemischen Reaktionen eine eher untergeordnete Rolle, sind aber technisch von großer Bedeutung. Zu ihnen zählen zB glasähnliche Stoffe und keramische Werkstoffe. Metallatome haben zu viele Elektronen für eine stabile Elektronenhülle (Elektronen- überschuss). Nichtmetallatome (ausgenommen Edelgas- atome) haben zu wenig Elektronen für eine stabile Elektronenhülle (Elektronenmangel). Die zurzeit bestmögliche mathematische Beschreibung der Bindung zwischen Nichtmetall- atomen erfolgt durch die Molekülorbitaltheorie. Diese betrachtet die Elektronenpaarbindung infolge der Welleneigenschaften der Elektronen als einen Vorgang der Überlagerung. Gemäß diesem Konzept werden zB s- oder p-Atomorbitale (abgekürzt AO) zu Molekülorbitalen (abgekürzt MO) kombiniert, denen die griechischen Buchstaben σ oder π zugeordnet werden. Bildlich ausgedrückt beschränken die »Elektronenwolken« ihren Aufenthaltsbereich nicht um einen einzigen Atomkern, sondern dehnen diesen weiter aus. Häufig umfasst ein Molekülorbital nur 2 Atome und wird dann als lokalisiert bezeichnet. Im Gegensatz dazu stehen delokalisierte Molekülorbitale, die manchen Molekülen eine besondere Stabilität verleihen. Delokalisierte Elektronen werden mit mesomeren Grenzformeln beschrieben (Näheres bei F2). Atomorbitale s AO p AO p AO π MO einer Doppelbindung s AO σ MO einer Einfachbindung lokalisierte Molekülorbitale delokalisiertes Molekülorbital aus sechs p-Atomorbitalen viele kleine Moleküle viele große Moleküle »Riesenmoleküle in Kristallgröße«, werden als Atomgitter bezeichnet flüchtiger Reinstoff (g, l, selten s) zersetzlicher Reinstoff (l, s) diamantartiger Reinstoff (s) »Elektronengas« im Kationengitter Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv