Frage von Dabangg, 22

Was ist die Elektronegativität und wie verwendet man die?

Expertenantwort
von DedeM, Community-Experte für Chemie, 10

Moin,

erst einmal eine Definition:

»Elektronegativität ist das relative Maß für die Stärke, mit der ein Atomrumpf ein bindendes Elektronenpaar einer Atombindung zu sich heran ziehen kann.«

Nun eine Erläuterung:

Wenn du eine Atombindung (= Elektronenpaarbindung = kovalente Bindung) hast, dann sind da ja zwei Atomrümpfe, zwischen denen sich (mindestens) ein bindendes Elektronenpaar befindet.
Beide Bindungspartner hätten dieses Elektronenpaar gerne für sich (um eine Edelgaskonfiguration zu erlangen). Also ziehen beide an diesem bindenden Elektronenpaar. Die Elektronegativität gibt nun an, wie stark ein Atomrumpf an diesem bindenden Elektronenpaar zieht.
Aber die Stärke, mit der ein Atomrumpf ziehen kann, ist keine messbare Größe. Man kann das nur im Vergleich mit anderen Atomrümpfen ermitteln. Und weil es kein Messgerät gibt, mit der man diese Eigenschaft von Atomrümpfen messen kann, brauchte man einen Bezugspunkt. Deshalb hat ein Chemiker namens Linus Pauling (übrigens ein wirklich großartiger Mann, der noch ein paar mehr geniale Konzepte in die Chemie ersann) das Konzept der Elektronegativität eingeführt, und dann durch untersuchende Vergleiche das Atom bestimmt, das in allen seinen Verbindungen stets am stärksten an auftretenden bindenden Elektronenpaaren zog. Das ist das Fluoratom. Und dann hat er willkürlich dessen Elektronegativitätswert auf 4 festgelegt. Er hätte auch 10, 100, 5 oder 8... sagen können. Warum er ausgerechnet die 4 genommen hat, weiß ich nicht. Aber wie auch immer, nachdem also nun Fluor als elektronegativstes Element festgelegt worden war, konnte man durch weitere vergleichende Untersuchungen andere Elektronegativitätswerte bestimmen. Weil also der Wert der Elektronegativität keine messbare Größe einer Eigenschaft ist (wie etwa die Masse), sondern nur durch Vergleiche ermittelt werden kann, wobei auch noch eine Bezugsgröße willkürlich festgelegt wurde, ist die Elektronegativität ein relatives (= vergleichendes) Maß...
Pauling hat später seine Ergebnisse immer wieder verfeinert und eine Skala aufgestellt, in der sehr vielen Elementen ein Elektronegativitätswert zugeordnet wurde. Aber Pauling war nicht der Einzige, der sich mit diesem Thema beschäftigte. Es gibt noch weitere Elektronegativitätstabellen anderer Forscher (Allred-Rochow-Skala; Mulliken-Skala; Sanderson-Skala oder Allen-Skala), deren Werte leicht voneinander abweichen, aber das grundsätzliche Prinzip ist bei allen gleich.

Jetzt etwas zur Anwendbarkeit (wozu das alles?):

Das Geniale am Konzept der Elektronegativität ist, dass man, wenn man den Wert der jeweiligen Bindungspartner kennt, vorhersagen kann, welche Art Bindung sich zwischen zwei Bindungspartnern ausbilden wird. Und daraus kann man Weiteres folgern oder erklären...
Pauling hatte dadurch zum Beispiel erkannt, dass Ionenbindungen und reine Atombindungen unter den Bindungen im Grunde nur Extreme sind, zwischen denen sich die Bindungsverhältnisse der meisten chemischen Bindungen verteilen. Dabei kannst du grob folgendes annehmen:
Wenn du den Betrag der Differenz zwischen zwei Elektronegativitätswerten anschaust, ergibt eine Differenz
• zwischen 0 und 0,4 eine unpolare Bindung
• zwischen 0,5 und 1,6 eine zunehmend stärker werdende polare Bindung
• ab 1,7 eine Ionenbindung.
Diese Differenzen sind nur eine grobe Richtlinie. So beträgt zum Beispiel die Differenz zwischen den Elektronegativitätswerten von Wasserstoff (2,2) und Fluor (4,0) 1,8. Aber trotzdem handelt es sich hier um eine (stark) polare Atombindung, nicht um eine Ionenbindung. Trotzdem kannst du mit der Ermittlung des Bindungscharakters viele Phänomene erklären (zum Beispiel, warum ein so kleines Molekül wie Wasser trotz seiner geringen Masse eine so enorm hohe Siedetemperatur hat u.v.m).

Noch eine kurze Erweiterung:

Falls du nicht weißt, was man unter einer polaren Bindung versteht, so sei dir das auch noch erläutert:
Wenn du zwei Atome über eine Atombindung miteinander verbunden hast und nun beide Atomrümpfe an dem bindenden Elektronenpaar ziehen, dann kommt es in der Regel vor, dass einer der beiden Bindungspartner stärker ziehen kann. Das kommt dann vor, wenn einer der beiden eine größere Elektronegativität hat. Wenn also einer der beiden das bindende Elektronenpaar stärker zu sich heran zieht, dann zieht er negative Ladungsträger (nämlich die Elektronen) zu sich heran. Das erhöht die Elektronendichte um den betroffenen Atomrumpf. Darum wird der elektronegativere Bindungspartner etwas negativer geladen als vorher. Weil er es aber meistens nicht schafft, das bindende Elektronenpaar völlig zu sich zu ziehen (also quasi dem anderen Bindungspartner ein Elektron abzunehmen) entsteht keine echte Ladung, sondern nur eine Teilladung (= Partialladung). Der elektonegativere Bindungspartner hat also eine negative Teilladung. Aus dem gleichen Grund wird der Bindungspartner, von dem das bindende Elektronenpaar weggezogen wird, etwas positiviert. Er hat also eine positive Partialladung. Somit erhältst du zwei verschieden teilgeladene Pole in der Bindung. Das bezeichnet man als "polare Bindung". Es liegt auf der Hand, dass eine Bindung zunehmend stärker polar wird, je größer die Elektronegativitätsdifferenz zwischen den Bindungspartnern ist. Im Grunde hat nur eine Bindung zwischen gleichen Atomrümpfen (zum Beispiel zwischen zwei Chloratomen im Chlormolekül Cl2) eine Differenz von 0 und ist somit eine reine Atombindung. Die Differenz in einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung beträgt 0,3 (Kohlenstoff-EN = 2,5; Wasserstoff-EN = 2,2). Also kannst du nach dem oben angegebenen Schema feststellen, dass hier auch (noch) eine unpolare Bindung vorliegt. Bei einer Stickstoff-Wasserstoff-Bindung beträgt die Differenz schon 0,8 (Stickstoff-EN = 3,0; Wasserstoff-EN = 2,2). Also hast du eine polare Atombindung vorliegen. Bei einer Sauerstoff-Wasserstoff-Bindung beträgt die Differenz 1,3 (Sauerstoff-EN = 3,5). Darum kannst du sagen, dass hier eine stark polare Atombindung vorliegt. Und als letztes Beispiel: In einer Natrium-Chlor-Bindung beträgt die Elektronegativitätsdifferenz etwa 2,0 (Natrium-EN = 1,0; Chlor-EN = 3,0). Darum liegt hier eine Ionenbindung vor.

Ist jetzt alles klar?

LG von der Waterkant.

Antwort
von HansQuarkWurf, 8

Dieser Wert gibt hauptsächlich Auskunft über die Polarität eines Atoms bzw. Moleküls.

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