Die polare Bindung

Exp:

In diesem Molekül (Cl-F) zieht der F-Atomkern die Bindungselektronen etwas stärker an, als der Cl-Atomkern.

Pentan → brennbar  : energiereich

Wasser → nicht brennbar  : energiearm

Bei der polaren Atombindung nutzen zwei oder mehrere Nichtmetalle ihre Valenzelektronen gemeinsam, um die energetisch günstige Edelgaskonfiguration anzustreben. Dabei geschieht es, dass die gemeinsamen Bindungselektronen stärker vom Atom mit der höheren Elektronegativität angezogen werden. Dadurch erfährt das Molekül eine Polarisierung.

Polare Stoffe lösen sich besser in polaren Lösungsmittel (z.B. Salze in Wasser). Die Löslichkeit ist umso besser, je ähnlicher die Wechselwirkungskräfte zwischen den Teilchen des Lösungsmittels und zwischen denen des gelösten Stoffes sind. (siehe: Löslichkeit)

Polare-unpolare Bindung

Im Chlormolekül liegen zwei gleiche Atome vor:

Sie haben beide die gleiche Kernladung und die gleiche Größe.

→ sie haben dieselbe Elektronegativität (EN)

→ die Bindungselektronen sind gleichmässig zwischen den Atomen verteilt

→die Atombindung ist unpolar

Im Chlorwasserstoffmolekül liegen zwei unterschiedliche Atome vor:

Wasserstoff hat eine geringe Kernladung und ist ein kleines Atom → geringe EN (2,2)

Das Chloratom hat eine höhere Kernladung als Wasserstoff und ist auch größer → höhere EN (3.2)

Da Chlor das elektronegativere Atom ist, zieht es die Bindungselektronen etwas näher zu sich.

→ die Bindungselektronen sind ungleichmäßig verteilt.

→ die Atombindung ist polar.

Die Elektronegativität

Die Elektronegativität (ΔEN) ist ein Mass für die Anziehungskraft die ein Atomkern in einer Molekülbinung auf die Elektronenpaare ausübt. Die Elektronegativität nimmt in einer Periode von links nach rechts zu, weil die Anzahl der Protonen im Kern steigt. In einer Gruppe nimmt die Elektronegativität von oben nach unten ab, da der Abstand zwischen Elektron und Atomkern zunimmt. Dieses Konzept wurde von Linus Pauling [1] im Jahr 1932 ingeführt.

Alle Stoffe streben danach die Edelgaskonfiguration zu erreichen. Die Metallatome geben ihre Elektronen ab, die Nichtmetalle nehmen diese Elektronen auf. Dabei entsteht eine Ionenbindung (Nichtmetall - Metall). (siehe:Grundlagen der Ionenbindung)

→ Bei den Edelgasen gibt es keine Elektronegativität, da sie bereits volle Valenzelektronenschale haben.

Die Elektronegativität (ΔEN) wird folgendermassen ausgerechnet:

ΔEN = EN_{Atom 1}- EN_{Atom 2}

Faustregel: Eine Bindung ist dann polar, wenn ΔEN > 0.5

Die Bindungsstärke

Die Bindungsenergie (EB) ist die Energie, die frei wird, wenn ein Mol Bindung gebildet werden, wobei sich die bindenden Atome vom Abstand unendlich bis zum Abstand (E_pot(min)) annähert.

Vergleiche die Potentialkurfe der H₂-Bindung.

Es brauch sehr viel Energie, um dem elektronegativeren Atom das "gestohlene" Elektron wieder wegzunehmen.

→ Polare Bindungen sind stärker als unpolare Bindungen

Sinn der Photosynthese: Aus energiearmen Stoffen mit polaren (starken) Bindungen werden durch Sonnenenergie energiereiche Stoffe mit unpolaren (schwachen) Bindungen gebildet. Diese bilden also eine Art "Energiespeicher", der bei Bedarf wieder durch REaktion mit Sauerstoff zu den energiearmen CO₂ und H₂O reagieren, wobei Energie frei wird, die für verschiedene Vorgänge genutzt wird.

Organische Stoffe mit schwächeren Bindungen zerfallen zu anorganische Stoffe mit stärkeren Bindungen. Dabei wird Energie Frei.

Zusätzliche Faktoren, welche die Bindungsstärke (Bindungsenergie) beeinflussen:

Vergleich:

C-F : E_B = 489 kJ/mol Polare Bindungen sind stärker als unpolare

C-I : E_B = 218 kJ/mol

Vergleich:

C-C : E_B = 348 kJ/mol Merfachbindungen sind stärker als Einfachbindungen

C=C : E_B = 594 kJ/mol

C=C : E_B = 778 kJ/mol

Vergleich:

H-H : E_B = 436 kJ/mol Kurze Bindungen sind stärker als lange (Coulombgesetz!)

C-C : E_B = 348 kJ/mol

Die Stärke der polaren Bindung

Die polare Bindung ist die stärkste Elektronenpaarbindung und somit auch die stärkste Bindung zwischen zwei Nichtmetallen.

→ polare Bindungen sind starke Bindungen, da es viel Energie braucht, um dem elektronegativen Atom das Elektron des Bindiungspartners wieder wegzunehmen.

→ polare Bindungen sind leicht zu bilden

→ bei der Bildung der Bindung wird Energie frei

Quellen

-Chemieunterlagen

Bilder:

Polare Bindung:[2]

Bindungsstärke:[3]