Stoffeigenschaften aufgrund der bindungsart erklären können
wie kann man Stoffeigenschaften aufgrund der bindungsart erklären ??ß
2 Antworten
Moin,
es ist schwer, auf eine so pauschal gestellte Frage zu antworten. Vielleicht könntest du konkreter sagen, welche Eigenschaften du meinst?
Allgemein lassen sich mit Einschränkung folgende Trends erklären:
1) Ionenverbindungen (mit Ionenbindungen)
Ionenverbindungen sind unter Normalbedingungen fest und kristallin, weil hier der starke Zusammenhalt der kleinsten Teilchen, der Ionen, über Ionenbindungen erfolgt, was zu einem Ionengitter und somit zu einem "Riesenmolekül" führt, in dem alle Ionen feste Gitterplätze einnehmen.
Ionenverbindungen sind spröde, das heißt, sie zerbröseln oder brechen bei Druck auseinander. Das lässt sich so erklären, dass bei Druck Schichten des Ionengitters verschoben werden. Dabei gelangen Ionen mit gleicher Ladung nebeneinander, weil sowohl die Anionen als auch die Kationen feste Gitterplätze haben und nicht beweglich sind (vgl. unten: Metallbindung). Gleiche Ladungen stoßen aber einander ab. Daher teilt sich das Ionengitter an solchen Stellen, der Kristall zerbröselt.
Ionenverbindungen sind (meist) gut löslich in polaren Lösungsmitteln (wie Wasser), weil hier die Lösungsmittelteilchen in der Lage sind, die geladenen Ionen aus dem Ionengitter herauszulösen und zu stabilisieren. Umgekehrt sind sie nicht gut in unpolaren Lösungsmitteln (wie Hexan) löslich, eben weil hier der starke Zusammenhalt der Ionen untereinander nicht von den ungeladenen Lösungsmittelmolekülen kompensiert werden kann.
Ionenverbindungen haben in der Regel hohe Schmelz- und Siedetemperaturen, weil der Zusammenhalt der Ionen untereinander sehr stark ist.
2) Molekülverbindungen (mit Atombindungen)
Molekülverbindungen auf der Grundlage von Atombindungen können unter Normalbedingungen gasförmig, flüssig oder fest sein. Das liegt einerseits daran, dass hier in der Regel kleinere bis mittelgroße Moleküle existieren. Wenn diese kleineren Moleküle nicht über zusätzliche Bindungen (Wasserstoffbrückenbindungen, van-der-Waals-Bindungen oder Londonkräfte) zusammengehalten werden, dann ist der Stoff gasförmig. Existieren zwischen kleineren oder mittelgroßen Molekülen weitere Bindungstypen, dann sind die Stoffe oft flüssig. Andererseits gibt es auch wirklich große Moleküle mit Atombindungen (Makromoloküle), die dann aufgrund ihrer Masse einen festen Aggregatzustand annehmen.
Die Löslichkeit von Stoffen mit Molekülen hängt von der Art ihrer Atombindungen ab. Überwiegt der Anteil von polaren Atombindungen (wie beim Wassermolekül), dann sind solche Stoffe in polaren Lösungsmitteln gut löslich. Überwiegt der Anteil von unpolaren oder nahezu unpolaren Atombindungen (wie bei Alkanen), dann sind solche Stoffe in unpolaren Lösungsmitteln gut löslich (Motto: "Gleiches löst sich in Gleichem.").
Molekülverbindungen haben oft relativ niedrige Schmelz- und Siedetemperaturen. Das hängt damit zusammen, dass hier diese Temperaturen von zwei Dingen abhängen: einmal der Molekülmasse (Größe) und zum zweiten vom Vorhandensein und der Art von zwischenmolekularen Anziehungskräften. Sind die Moleküle klein und/oder der Anteil von unpolaren Atombindungen groß, dann werden die einzelnen Moleküle nur durch relativ schwache zusätzliche Bindungen (van-der-Waals) zusammengehalten. Mit steigendem Anteil von polaren Atombindungen steigen auch die Schmelz- und Siedetemperaturen, weil hier stärkere zwischenmolekulare Bindungen (Wasserstoffbrücken) eine Rolle spielen können. Große und damit schwere Moleküle sind schwerer zu bewegen. Also haben sie ebenfalls höhere Schmelz- und Sietemperaturen.
3) Metalle (mit metallischer Bindung)
In Metallen wirken metallische Bindungen. Sie zeichnen sich durch hohe Schmelz- und Siedetemperaturen, durch Leitfähigkeit für Wärme oder elektrischen Strom, durch glänzende Oberflächen und durch Biegsamkeit aus. Alle diese Eigenschaften lassen sich sowohl mit der "Elektronengas-Hypothese" als auch über die "Bänder-Theorie" der metallischen Bindung erklären.
Leicht bewegliche Elektronen zwischen den Metallatomrümpfen sorgen dafür, dass
a) elektrischer Strom gut geleitet wird.
b) Wärme gut geleitet wird.
c) optisch eine glänzende Oberfläche vorliegt.
- Die Vorstellung, dass positivierte Metallatomrümpfe mit festen Gitterplätzen vorliegen, die durch leicht bewegliche Elektronen dazwischen zusammengehalten werden, erklärt,
d) dass Metalle biegsam sind, denn die Rümpfe gleiten aneinander vorbei, da sie bei Druck über bewegliche Elektronen zusammengehalten werden.
e) dass Metalle hohe Schmelz- und Siedetemperaturen haben, denn die Anordnung entspricht einer hochgeordneten und stark verbundenen Ionenbindung (kristalline Ordnung).
So! Ich denke mal, dass hier einige Eigenschaften von verschiedenen Stoffen auf ihre Bindungen zurückgeführt werden konnten. Aber nicht vergessen: Das sind allgemeine Trends. Es gibt auch etliche Ausnahmen. So liegen beispielsweise bei der härtesten aller bekannten Stoffe, dem Diamanten, ausschließlich unpolare Atombindungen vor. Auch sind beileibe nicht alle Ionenbindungen gut wasserlöslich. Quecksilber ist unter Normalbedingungen flüssig, nicht fest! Und es gibt auch unter Metallen solche, die eher spröde sind. Du kannst also keine allgemeingültige Regelhaftigkeit aus diesen Eigenschaft-Bindungstyp-Erklärungen machen...
LG von der Waterkant.
Bei zahlreichen Ionenbindungen liegen die Stoffe dann als Salze vor, die in vielen Fällen wasserlöslich sind. Zumindest zeigen die Ionenbindungen in der Regel einen kristallinen Aufbau mit einem scharfen Schmelzpunkt. Die kovalente Bindung oder Atombindung ist stark, d.h. sie ist nur mit erheblichem Energieaufwand zu trennen, aber die Stoffeigenschaften sind so ungeheuer vielfältig, dass hier keine spezifische Zuordnung möglich ist. Bei den Wasserstoffbrückenbindungen kann man in der Regel durch die Polarität eine Wasserlöslichkeit feststellen- zumindest können sie Quellungswasser aufnehmen, wenn sie Makromoleküle sind. Alle anderen Bindungen, z.B. über van der Waalsche Kräfte, zeigen sich nicht in bestimmten Stoffeigenschaften, bis auf die Tatsache, dass solche Bindungen recht schwach sind und folglich leicht aufbrechen.