Einfache Moleküle

Als einfache Moleküle verstehen wir eine durch Elektronenpaarbindung (A Elektronepaarbindung) entstande Bindung zwischen zwei gleichen Nichtmetallen (siehe Wichtige Nichtmetall-Elemente). Durch die Bildung gemeinsamer Elektronenpaare (eines oder mehrere) wird die gegenseitige Abstossung der positiv geladenen Atomkerne verhindert. Das gemeinsame Elektronenpaar gehört beiden Bindungspartnern und verteilt sich symmetrisch auf einer gedachten Achse zwischen den Atomkernen. Dadurch erfüllen die an der Bindung beteiligten Atome die Oktettregel, erreichen also den Zustand eines Edelgases. Energetisch erreichen beide Bindungspartner einen niedrigeren Energiezustand als jeder Partner alleine mit einem ungepaarten Elektron.

Voraussetzungen

- Zwei Nichtmetalle mit der gleichen Elektronegativität

- verschiedene Spins

- Anziehungskräfte durch Coulombkräfte

- gemeinsame, bindende Elektronenwolke

Beispiele

Das Wasserstoffmolekül H₂

Kräfte zwischen den H-Atomen

1) Magnetische Kräfte (Spin) ↑↓:

Anziehung ↑↓ Abstossung ↑↑ ↓↓

2) Anziehende Coulombkräfte:

Kern1 - Hülle2

Kern2 - Hülle1

3) Abstossende Coulombkräfte:

Hülle1 - Hülle2 Kern1 - Kern2

Energiediagramm bei Wasserstoffmolekülbildung

Zu Beginn überwiegen die Anziehungskräfte, die Teilchen nähern sich an, die potentielle Energie sinkt (es wird Energie frei). Beim unteren Ende der Kurve überwiegen dann die Abstossungskräfte, insbesondere die der Kerne. Von nun an müsste man Energie aufwenden für eine weitere Annäherung. Deshalb pendelt sich der Abstand zwischen den beiden Atomen bei eben diesem Tiefpunkt der potentiellen Energie ein (bei 74 picometer Abstand).

Interpretation gemäss Kugelwolkenmodel

Eine Kugelwolke, welche mit zwei Elektronen besetzt ist, ist stabiler, als eine, welche nur mit einem Elektron besetzt ist. Einfach besetzte Kugelwolken eines Atoms haben deshalb auch die Tenddenz sich mit anderen einfach besetzten Kugelwolken zu verbinden. Die daraus entstanded doppelt besetzte Kugelwolke wird als Bindungswolke bezeichnet.

Das Fluormolekül F₂

Zum Erreichen der Edelgaskonfiguration fehlt dem Fluoratom 1e^-

→ Jedes Fluoratom stellt 1 Bindungselektronen zur Verfügung

→ Einfachbindung

Das Sauerstoffmolkül O₂

Zum Erreichen der Edelgaskonfiguration fehlen dem Sauerstoffatom 2e^-

→ Jedes Sauerstoffatom stellt 2 Bindungselektronen zur Verfügung

→ Zweifachbindung / Doppelbindung

Das Stickstoffmolekül N₂

Es fehlen zum Erreichen der Edelgaskonfiguration 3 e^-

→ Jedes Stickstoffatom stellt 3 Bindungselektronen zur Verfügung

→ es liegt eine 3fach Bindung zwischen den Atomen vor, von denen jedes je ein freies Elektronenpaar hat

Quellen

- Chemie-Unterricht Notizen

- Graphics made by Urs Wegmann / Philipp Pauli

- Chemsketch (animierte GIFs)

- Buch: "Elemente"; Roderich Magyar, Wolfgang Lieebhart, Gabriela Jelinek; öbvhpt Verlagsgmbh & Co. KG; Wien 2006