Frage von skminga, 12

Wer kann einfach erklären, was Dipole in der Chemie sind?

Und was sind polare/dipolare  Atombindungen

Antwort
von DedeM, 2

Moin,

kann ich! Aber "einfach" bedeutet nicht unbedingt "kurz". Ich versuche dir das also im Folgenden "einfach" zu erklären, wobei ich dir jedoch jetzt schon sagen kann, dass dies recht umfangreich geschehen wird...

Dazu musst du nämlich verstehen, was Elektronegativität, was polare Bindung und Molekülgeometrien sind. Darum arbeiten wir das jetzt der Reihe nach ab:

Unter Elektronegativität versteht man das relative Maß für die Stärke, mit der ein Atomrumpf ein bindendes Elektronenpaar zu sich heranzieht.

Die Elektronegativität (EN) ist keine absolute Eigenschaft. Deshalb kann man sie auch nicht mit einem Messgerät messen. Man kann sie nur im Vergleich mit anderen bestimmen. Deshalb ist sie ein relatives (vergleichendes) Maß.
Atome streben in ihren Atomhüllen die sogenannte Edelgaskonfiguration an, das heißt, sie "wollen" eine Elektronenverteilung in der Hülle hinbekommen, wie sie die Atome von Edelgasen von Natur aus haben. Die Edelgaskonfiguration ist nämlich energetisch besonders stabil, also günstig. Wenn sich nun eine Atombindung (= Elektronenpaarbindung) zwischen zwei Atomen ausbildet, dann ziehen die Atomrümpfe beider Bindungspartner an dem bindenden Elektronenpaar. Sie versuchen also beide, das Elektronenpaar zu sich heranzuziehen. Das geschieht, weil sie die Elektronen für ihre Edelgaskonfiguration brauchen.
Wenn die Bindungspartner aus gleichen Atomen bestehen, dann ist klar, dass beide Bindungspartner mit der gleichen Kraft an dem bindenden Elektronenpaar ziehen. Sind es aber verschiedene Atome, so ziehen sie mit unterschiedlicher Stärke daran. Nun kommt es auf die Differenz der Elektronegativitätswerte an, wie stark sich das bindende Elektronenpaar zu einem der beiden Bindungspartner hin verschiebt.
Bei einer EN-Differenz zwischen 0 und 0,4 spricht man von einer unpolaren Atombindung. Das bedeutet so viel, dass die Ladungsverschiebung zwischen den Atomrümpfen innerhalb einer Schwankungsbreite liegt, die keine der beiden Seiten (stark) beeinflusst. Eine EN-Differenz zwischen 0,5 und 1,6 führt zu einer zunehmend polaren Atombindung, das heißt, je größer die Differenz zwischen den Elektronegativitätswerten wird, desto stärker polar wird die Bindung. Unter einer polaren Bindung versteht man dabei, dass sich das bindende Elektronenpaar zu einem der beiden Bindungspartner hin verlagert. Da Elektronen negative Ladungsträger sind, erhöht sich logischerweise die Elektronendichte bei dem Bindungspartner, zu dem sich das bindende Elektronenpaar hin verschiebt. Da es den Bindungspartnern in einer Atombindung nicht gelingt, die Bindungspartner vollständig zu sich zu ziehen, führen diese Ladungsverschiebungen nicht zur Ausbildung einer echten Ladung, sondern nur zu einer Teilladung (= Partialladung). Umgekehrt wird der andere Bindungspartner, von dem das bindende Elektronenpaar weggezogen wird, positiv teilgeladen, weil sich bei ihm die negative Ladungsdichte verringert.
Ab einer EN-Differenz von 1,8 kannst du davon ausgehen, dass es hier tatsächlich dazu kommt, dass keine Atombindung mehr vorliegt, sondern dass einer der Bindungspartner ein Elektron vollständig von dem anderen übernimmt bzw. der andere ein Elektron vollständig an seinen Bindungspartner abgibt. Dann kommt es tatsächlich zur Ausbildung echter Ladungen, so dass du bei einer EN-Differenz von 1,8 (oder mehr) von einer Ionenbindung ausgehen kannst.

Nachdem du nun (hoffentlich) verstanden hast, was eine polare Atombindung ist und wie sie zustande kommt, können wir uns um den Begriff "Dipol" kümmern. Das Wort "Dipol" setzt sich aus dem griechischen Zahlenwort "di" (= "zwei") und dem geometrischen Begriff "Pol" (= gegenüberliegende Enden einer Raumdiagonalen bei einer Kugel) zusammen. "Dipol" heißt also "zwei Pole".
Damit ein Molekül ein Dipol sein kann, muss es zunächst einmal die Bedingung erfüllen, polare Bindungen zu haben. Eine polare Bindung ist also eine Voraussetzung dafür, dass ein Dipol-Molekül entstehen kann. Diese Voraussetzung allein reicht jedoch noch nicht. Es muss nun auch noch so sein, dass sich die polaren Bindungen so über das Molekül verteilen, dass zwei verschieden geladene Ladungsschwerpunkte entstehen. Ob das gegeben ist, hängt vom Bau des Moleküls ab (also seiner Geometrie).

Nimm als Beispiel das Wassermolekül. Es besteht aus drei Atomen, zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Die beiden Wasserstoffatome sind jeweils über eine einzelne Elektronenpaarbindung mit dem Sauerstoffatom verbunden. Da Wasserstoffatome nur zwei Elektronen zum Erreichen eines elektronischen Edelgaszustands (Edelgaskonfiguration) benötigen und das bindende Elektronenpaar gerade zwei Elektronen enthält, sind beide Wasserstoffatome "zufrieden".
Sauerstoffatome benötigen acht Valenzelektronen (Außenelektronen), um ebenfalls einen Edelgaszustand zu erreichen. Sauerstoffatome im Wassermolekül verfügen über zwei bindende Elektronenpaare (nämlich über die beiden Atombindungen zu den Wasserstoffatomen) und über zwei nichtbindende (freie) Elektronenpaare. Das macht zusammen die geforderten acht Elektronen (2 x 2 Bindungselektronen + 2 x 2 freie Elektronen). Darum ist auch das Sauerstoffatom "glücklich".
Aber weil die beiden freien Elektronenpaare am Sauerstoffatomrumpf einen gewissen Platz beanspruchen, "drücken" sie die beiden bindenden Elektronenpaare von sich weg. Das führt dazu, dass Wassermoleküle eine gewinkelte Geometrie haben. Und weil nun auch noch der Sauerstoff an den bindenden Elektronenpaaren stärker zieht als jeweils die Wasserstoffatome, sind die bindenden Elektronenpaare ungleich verteilt (nämlich in beiden Fällen zum Sauerstoff hin verschoben). Das führt dazu, dass der Sauerstoff etwas negativer geladen wird (immerhin zieht er Elektronenpaare, also negative Ladungsträger, stärker zu sich heran). Umgekehrt werden die Wasserstoffatome etwas positiviert (denn die Elektronenpaare werden von ihnen weggezogen). Dadurch entstehen polare Bindungen (Bindungen, in denen es das eine Ende negativ teilgeladen ist, während das andere Ende positiv teilgeladen ist). Die polaren Bindungen und die gewinkelte Molekülstruktur führen dazu, dass das Wassermolekül ein Dipol ist (also ein Teilchen, dessen eine Molekülhälfte etwas negativer ist und dessen andere Molekülhälfte positiver).
O–H
 I
H

Nimm als zweites Beispiel das Kohlenstoffdioxidmolekül. Auch dieses Molekül besteht aus drei Atomen, nämlich aus zwei Sauerstoffatomen und einem Kohlenstoffatom. Die beiden Sauerstoffatome sind jeweils über eine Doppelbindung (also jeweils über zwei bindende Elektronenpaare) mit dem Kohlenstoffatom verbunden. Außerdem haben beide Sauerstoffatome jeweils auch wieder zwei nichtbindende (freie) Elektronenpaare. Nun hat das Kohlenstoffatom, das wie die Sauerstoffatome acht Elektronen braucht, um die angestrebte Edelgaskonfiguration zu erlangen, selbige erreicht, weil es 2 x 2 Doppelbindungen ausgebildet hat, die also von 2 x 2 x 2 = 8 Elektronen gebildet werden. Auch jedes Sauerstoffatom ist wieder "glücklich", weil es über 2 x 2 = 4 bindende Elektronen plus 2 x 2 = 4 nichtbindende Elektronen verfügt, also 8 Elektronen insgesamt.
Aber im Gegensatz zum Wassermolekül hat das Kohlenstoffdioxidmolekül keine gewinkelte, sondern eine lineare Geometrie. Das heißt, dass alle drei Atome in einer Linie angeordnet sind. Zwar "drücken" auch jetzt die freien Elektronenpaare des Sauerstoffs die bindenden Elektronenpaare von sich weg, aber das kann so erfolgen, dass das zentral gelegene Kohlenstoffatom in einer Reihe mit seinen beiden Bindungspartnern liegt:
O=C=O
Kohlenstoffdioxid ist im Gegensatz zum Wassermolekül kein Dipol. Zwar zieht auch hier der Sauerstoff stärker an den bindenden Elektronenpaaren, so dass es auch hier zu polaren Atombindungen kommt, aber weil die beiden Sauerstoffatome in der linearen Reihe außen liegen, hast du ein Molekül, das außen jeweils negativ teilgeladene Pole hat. Und weil gleiche Teilladungen kein zweipoliges Gebilde ergeben, ist Kohlenstoffdioxid kein Dipol.

Fazit:
• polare Atombindung: Bindung mit verschobenen bindenden Elektronenpaaren; Grundlage ist die EN-Differenz; der Bindungspartner mit der höheren EN ist negativ teilgeladen, der andere positiv.
• Dipol: Molekül mit zwei verschieden teilgeladenen Ladungsschwerpunkten; die Voraussetzung sind polare Atombindungen, aber entscheidend ist dann die Molekülgeometrie;

Ich hoffe, dass dir jetzt alles klar geworden ist!?

LG von der Waterkant.

Antwort
von niconc, 2

Hey,
also vielleicht ist das ein wenig einfacher.
atome haben das bestreben an eine voll besetzte außenschale zu gelangen. und das erreichen sie indem sie sich binden.

unpolare atombindung
in der unpolaren atombindung (auch unpolare elektronenpaarbindung genannt, da sich die atome die elektronen teilen) ziehen beide partner gleich stark an den bindenden elektronen d.h. die elektronen sitzen mittig zwischen den beiden atomen.

polare atombindung (oder auch polare elektronenpaarbindung)
hier zieht ein atom stärker an den bindenden elektronen als das andere. deshalb liegen die bindenden elektronen bei dem atom das stärker ist also die höhere elektronegativität hat. in der polaren bindung kommt es deshalb zu teilladungen (elektronen sind ja negativ geladen. der stärkere partner hat deshalb weil die elektronen näher bei ihm sind eine negative teilladung und der andere partner eine positive z.B H²O
das O-atom hat die höhere elektronegativität und zieht stärker an den elektronen d.h. O hat eine negative teilladung und die H-atome eine positive.)

dipole
entstehen in polaren bindungen durch die teilladungen.
Di=2 -> 2 gleiche Ladungen
Wasser ist zB ein Dipol

Ich hoffe ich konnte dir helfen
Lg Nico ツ

Antwort
von Meganx123, 5

Polare Atombindungen sind Bindungen zwischen Nichtmetallen, bei denen die Differenz in der Elektronegavität zwischen 0,2 und 1,4 liegt also das bindende Atompaar zu einer Seite mehr hingezogen ist, ohne dass es eine Ionenbindung ist.
Ein Beispiel für ein Dipol wäre Wasser.

Kommentar von theantagonist18 ,

0,2 ist arg wenig. Sonst würde man bei C-H Bindungen ja auch von polaren Bindungen sprechen und das tut man in der Regel nicht. Ich kenne 0,5 als Grenze. 

Kommentar von Meganx123 ,

Oh ja tut mir leid, da hab ich was verwechselt:/, das kommt besser hin;)

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