AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth
PSE: Elektronegativitäten
Schale
I/1Alkali-metalle
II/2Erdalkali-metalle
III/13Borgruppe
IV/14Kohlenstoff-gruppe
V/15Stickstoff-gruppe
VI/16Sauerstoff-gruppe
VII/17Halogene
VIII/18Edelgase
1K
2L
3M
4N
5O
6P
7Q
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra
2.2
1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
1 1 1.5 1.8 2.1 2.5 3
1 1 1.6 1.8 2 2.4 2.8
1 1 1.7 1.8 2 2.1 2.5
0.7
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SchaleI/1Alkali-metalle
II/2Erdalkali-metalle
III/13Borgruppe
IV/14Kohlenstoff-gruppe
V/15Stickstoff-gruppe
VI/16Sauerstoff-gruppe
VII/17Halogene
VIII/18Edelgase
1K H2
2L B12 C N2 O2 F2
3M P4 S8 Cl2
4N Br2
5O I26P
7Q
Elementmoleküle und ~strukturen
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Vorschau: Bindungsarten
Koval. Bindung IonenbindungPolare Bindung
H2
O2
F2
N2
CsFCH4 NH3 CCl4 H2O HF NaClCF4
0 3.00.3 0.8 1.0 1.3 1.8 2.51.5
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Das Bohrsche Atommodell
Atomkern
Schale 1 (K)
Verbotene Zone
Schale 2 (L)
Schale 2 (L)
Elektron
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Didaktische Probleme
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Der Weg zum Kugelwolkenmodell
AtomkernAtomrumpf
Kugelwolke, voll besetzt
N
Schreibweisen:
Elektronenformel
N
„Valenzstrichformel“
halb besetztKugelwolke,
Bsp.: ein Stickstoffatom N
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Leistungen
Kugelwolke,
AtomkernAtomrumpf
halb besetzt
109°idealer Tetraederwinkel
Bsp.: ein Kohlenstoffatom C
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Der Weg zur chemischen Bindung
AtomkernAtomrumpfElektron
Bsp.: Methan CH4
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Der Weg zur chemischen Bindung
AtomkernAtomrumpf
Kugelwolke, voll besetzt
halb besetztKugelwolke,
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Orbitale
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Zur Schreibweise
N
H
HH
AtomkernAtomrumpf
Kugelwolke, voll besetzt
halb besetztKugelwolke,
Valenzstrichformel
Bsp.: Ammoniak NH3
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Abweichungen von der Idealgeometrie
105 °
AtomkernAtomrumpf
Kugelwolke, voll besetzt
halb besetztKugelwolke,
A
Bsp.: Wasser H2O
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Partialladungen und Dipol
δ-
δ+
δ+
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Partialladungen und Dipol
δ+
δ-
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Die Doppelbindung
AtomkernAtomrumpf
halb besetztKugelwolke,
Kugelwolke, voll besetzt
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Die Doppelbindung
AtomkernAtomrumpf
halb besetztKugelwolke,
C C
Kugelwolke, voll besetzt
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Die Dreifachbindung
AtomkernAtomrumpf
halb besetztKugelwolke,
Kugelwolke, voll besetzt
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Die Dreifachbindung
AtomkernAtomrumpf
halb besetztKugelwolke,
Kugelwolke, voll besetzt
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Die Dreifachbindung
AtomkernAtomrumpf
halb besetztKugelwolke,
C C
Kugelwolke, voll besetzt
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Der Weg zum Kugelwolkenmodell
AtomkernVollbesetztes NiveauHalbbesetztes OrbitalVollbesetztes Orbital
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Die Schreibweise
AtomkernVollbesetztes NiveauHalbbesetztes OrbitalVollbesetztes Orbital
Zentralteilchen
Liganden
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Ammoniak nach Kimball
+
AtomkernVollbesetztes NiveauHalbbesetztes OrbitalVollbesetztes Orbital
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Wasser H2O
AtomkernVollbesetztes NiveauHalbbesetztes OrbitalVollbesetztes Orbital
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Chlorwasserstoff HCl
AtomkernVollbesetztes NiveauHalbbesetztes OrbitalVollbesetztes Orbital
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Helium
AtomkernVollbesetztes NiveauHalbbesetztes OrbitalVollbesetztes Orbital
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Aggregatzustände
VOLUMEN(Bsp.: H2O)
DICHTE
1
1200 l
SCHMELZEN (MELT)
KOCHEN SIEDEN (BOIL)
KONDENSIEREN
GEFRIEREN ERSTARREN
SUBLIMIERENRESUBLI-MIEREN
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Anwendung der Gasgesetze
1
2
3
4
-300 -200 -100 -0 100 200
C
BA
-273,15 °C
T in [°C]
V
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Schmelzpunkte
-250
-200
-150
-100
-50
0 Ato
mb
ind
un
g
po
lare
Bin
du
ng
un
po
lar
sy
mm
etris
ch
M(F2)=38 g/mol
M(HCl)=36.5 g/mol
M(CF4)=88 g/mol
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Siedepunkte
0
20
40
60
80
100
120
Br2 H2O BrF
M(Br2)=160
M(H2O) =18
M(BrF) =99
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Ionenbindung
Al Al3+ 3 e-+
+
3+
- - -
Folgerung: das Al3+-Kation ist viel kleiner als das Al-Atom.
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Ionenbindung
+
-
Br Br -e -+
-
Folgerung: das Br--Anion ist viel größer als das Br-Atom.
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Schale
I/1Alkali-metalle
II/2Erdalkali-metalle
III/13Borgruppe
IV/14Kohlenstoff-gruppe
V/15Stickstoff-gruppe
VI/16Sauerstoff-gruppe
VII/17Halogene
VIII/18Edelgase
1K 30 93
2L 112 88 77 70 66 64 63
3M 110 104 99 98
4N 114 112
5O
6P
7Q
Atomradien
231 197 122 122 121 117
186 160 143 117
152
Legende:
1. Periode
2. Periode
3. Periode
4. Periode
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Ionenradien [pm]
Schale
I/1Alkali-metalle
II/2Erdalkali-metalle
III/13Borgruppe
IV/14Kohlenstoff-gruppe
V/15Stickstoff-gruppe
VI/16Sauerstoff-gruppe
VII/17Halogene
VIII/18Edelgase
1K P
2L 60 31 23 15/260 171 140 136
3M
95 65 50 212 184 181
4N 133 97 62 53 222 198 195
5O 148 113 81 71 221 216
6P 169 135 95 84
7Q
Legende:AnionenKationen
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Kristalle im Alltag
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Der Lösungsvorgang
- -+ +
- -+ +
- -+ +
Ionen-Gitter Lösungsmittel (Solvens)
Solvatisierte Ionen
dHS>0dHB > 0
dHHA< 0 dHHK< 0
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Vorschau: Bindungsarten
Koval. Bindung IonenbindungPolare Bindung
H2
O2
F2
N2
CsFCH4 NH3 CCl4 H2O HF NaClCF4
0 3.00.3 0.8 1.0 1.3 1.8 2.51.5
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Die chemische Bindung in Schubladen
Polare Bindung
Ionenbindung
Kovalente Bindung
H2, O2, F2, N2
CsF
CH4
NH3
CCl4
H2O
HF
NaCl
CF4
1.
3.
2.
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Die chemische Bindung
Koval. Bindung IonenbindungPolare Bindung
100%Kovalenzcharakter
0%Ionencharakter
0%Kovalenzcharakter
100%Ionencharakter
H2
O2
F2
N2
CsFCH4 NH3 CCl4 H2O HF NaClCF4
0 3.00.3 0.8 1.0 1.3 1.8 2.51.5
Metalle?
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Zusammenhänge zwischen Bindungstypen
Cs
H2, O2, F2 CsFCH4 NH3 CCl4 H2O HF NaClCF4
ΔEN= 0 3
0ΔEN=
Na2S
[NaSi]
Mg
Al
Si
P4
S8
ΣEN~2
ΣEN>2
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momentaner Dipol
kein Dipolmomentaner Dipol
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induzierter Dipol
z.B. Br2 Br2
momentaner Dipol induzierter Dipol
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Eigenschaften von ionischen Verb.
-
-+
-
-
++
++
-
-
-
++
Anion
Kation
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++
++
-
-
-
-
Eigenschaften von Metallen
++
++
-
-
-
-
Elektronengas
Rumpf