Bestehen chemische Verbindungen immer aus Molekülen?

4 Antworten

Moin,

eine interessante Frage...

Im weitesten Sinne könnte man wohl "Ja!" antworten, wenn man Moleküle als Gebilde aus Teilchen auf atomarem Niveau betrachtet. Denn dann könnte man Ionengitter oder Metallverbindungen im übergeordneten Sinn als Riesenmoleküle bezeichnen.

Im engeren Wortsinn müsste man dagegen wohl eher "Nein!" antworten, denn üblicherweise spricht man von Molekülen, wenn (ungeladene) Atome über Atombindungen (Elektronenpaarbindungen; kovalente Bindungen) miteinander verbunden sind. Somit wären Moleküle selbst ungeladen (wenn man von "echten" Ladungen ausgeht und Partialladungen unberücksichtigt lässt). Diese Sichtweise schlösse geladene Teilchen (Ionen) und somit auch Ionenverbindungen, die riesige Ionengitter (Kristalle) bilden, aus, weil hier Ionen über elektrostatische Anziehungskräfte und nicht über Atombindungen miteinander verbunden sind. Dann würden allerdings Molekülionen (geladene Teilchen, die aus mehreren Atomen bestehen, die selbst über Atombindungen zusammengehalten werden, aber als Gesamtgebilde geladen sind) eine Sonderstellung zwischen Molekülen und Ionen darstellen. Aber die Übergänge zwischen Atom- und Ionenbindung sind ohnehin fließend und nicht immer leicht zu bewerten.

Wie gesagt, eine interessante Frage und vielleicht schon ein philosophisches Problem?!

LG von der Waterkant

Nein, ein definitorisches Problem, wobei alle Definitionen eine chemische Bindung zwischen den Atomen eines Moleküls erfordern, eine ionische Verbindung aber weist keine echt Bindung zwischen den Ionen auf. Die allgemeine Form wird aber eigentlich in der interstellaren Chemie verwendet, da sich hier Moleküle i.w.S. bilden können, die unter irdischen Bedingungen nicht stabil sind. In der "normalen" Chemie ist die Definition weiterhin über kovalente Bindungen bestimmt.

0
@PolluxHH

Bei Ionen- und Metallgittern werden zwar Elektronen "geteilt", aber nicht über kovalente Bindungen, sondern liegen frei vor. Damit besteht keine reliable quantitative Beschreibbarkeit, was die Begriffsfassung als Molekül gemäß gängigen Definitionen ausschließt, da es sich auch um quantitativ definiert beschreibbare Einheiten handelt. Es macht wenig Sinn, ein komplettes Kupferkabel (massiv) als ein Molekül zu definieren.

0
@PolluxHH

Du hast recht, wenn Du die Extremfälle betrachtest. In der Praxis gibt es aber viele Grauz­onen. Dazu kommt, daß die quanten­mechani­sche Be­schrei­bung eines Ionen­gitters sich in nichts von der eines kovalenten Gitters unterscheidet, und ab­gese­hen von der Größe auch nicht von der eines einzelnen Moleküls.

Es gibt quantenchemische Methoden, die mit periodischen Randbedingungen und Ele­men­tar­zellen arbeiten. Dann hast Du die Wahl: Du kannst die Ele­men­tar­zelle mit Ionen oder Ato­men aus­füllen, dann kriegst Du einen ionischen oder kovalenten Kristall. Oder Du kannst ein klei­nes Molekül in eine riesige Ele­men­tar­zelle stecken und kriegst das Molekül. Du kannst sogar beides machen und so eine Inter­cala­tions­verbindunge oder eine Adsorption stu­die­ren. Alles ist dann mit genau derselben Methode berechenbar.

Je genauer man hinsieht, umso mehr verschwimmen die Unterschiede.

0
@indiachinacook

Das ist ähnlich wie bei dem Säure- Base-Begriff, nur daß hier die Grenzen schon in der Schule verschwimmen, die von Dir angesprochenen Grenzbetrachtungen sind auf eine Fachrichtung im Rahmen eines Chemiestudiums beschränkt. Die Frage aber ist nicht hinreichend differenziert, um hier selbst den Wissensstand eines BAC-Absolventen der Chemie zu übersteigen. Deshalb hatte ich auch die quantenmechanische bzw. interstellare Chemie ausgegrenzt.

Bei der quantenmechanischen Beschreibung eines Ionengitters als auch eines ... was ist ein kovalentes Gitter? Ich kenne "Molekülgitter", bei denen Moleküle über Atombindungen zu einem Gitter angeordnet sind, dann wären da noch Atomgitter, wie sie bei Metallen im festen Zustand vorliegen. Aber egal, es geht ja um Elektronen.

Quantenmechanisch ist aufgrund der heisenbergschen Unschärferelation eine Elektronenzuordnung schwierig, d.h. eine "Ionenbindung" von einer kovalenten Bindung statisch nicht wirklich unterscheidbar, da die Unterscheidung rein stochastischer Natur ist ("Aufenthaltswahrscheinlichkeitsräume", dann wäre noch die Frage, ob man ein Elektron als - hier zu bevorzugen - Wellenfunktion beschriebe oder als Teilchen), sofern man nicht zuvor eine dynamische Zuordnung p.d. vornähme. Deshalb werden auf verschiedene Fragestellungen auch verschiedene Definitionen verwendet, z.B. die Kristallgittertheorie von van Viek. Ich wollte hier aber bei einer so einfachen Frage auch nicht unbedingt Oberstufenstoff überschreiten (mit Quantenmechanik wären die meisten Chemielehrer eh überfordert).

Ein mit Atomen belegte Elementarzelle ergibt nicht zwingend Moleküle, siehe Metallgitter ;).

0
@PolluxHH

Ein kovalentes Gitter ist eine ausgedehnte periodische Struktur, die durch ko­valen­te Bindungen zusammengehalten wird, z.B. in Diamant oder Quarz. In diesem Fall ist ein Einkristall wirklich ein einziges Riesenmolekül.

Aus einer Wellenfunktion kannst Du schon rausholen, wo sich die Elektronen mehr auf­hal­ten und wo weniger — Stichwort Populationsanalyse, die natürlich im­mer ein paar will­kür­liche Elemente enthält. Damit kannst Du die Elektronen­dichte auf ein­zel­ne Atome oder auch einzelne AOs oder sogar einzelne Basis­funk­tio­nen runter­brechen.

Ja, Metallgitter gibt es auch. Und noch schwierigere Fälle wie CuO (für die Schule eine Ionen­verbin­dung, in Wahrheit ein Halbleiter). Oder Supraleiter wie YBa₂Cu₃O₇₋ₓ. Aber der Punkt ist halt, daß Du vom Molekül über das Salz über den Halb­leiter zum Metall alles mit den­selben quanten­mechani­schen Methoden beschreiben kannst (z.B. DFT mit periodischen Rand­bedin­gun­gen). Daher machen Fälle, die zwischen den Extremen liegen, auch keine Schwierig­keiten, und die ganze Klassifikation wird schwammig.

Das trifft natürlich auf die meisten Klassifikationen zu, wenn man versucht, sie auf die ganze Natur anzuwenden. Solange man es nur mit NaCl, Na und Cl₂ zu tun hat, ist alles einfach.

0

Ich dachte immer, dass Ionengitter nicht als chem. Verbindung zählen, und „Molekül“ und „chemische Verbindung“ Synonyme sind. Bin aber kein Experte.

0
@VeryBestAnswers

Chemische Verbindungen sind alle Stoffe, die aus mehr als einem Atom bestehen und über eine eindeutige Struktur / Zusammensetzung beschreibbar sind, so auch NaCl als Beispiel einer ionischen Verbindung ("Salz"). Im kristallinen Zustand ist NaCl die kleinste (rechnerische) Einheit, im Kristallgitter liegen die Ionen geordnet vor, also ist die Zuordnung auch physisch wiederzufinden.

Der Begriff der chemischen Verbindung ist auch weit älter als die organische Chemie oder die Kenntnis um kovalente Bindungen und beruht gerade auf der Basis der Beobachtung anorganischer exotermer Reaktionen unter Entstehung von Salzen, bei denen sich zwei Stoffe zu einem "verbinden".

2

In der Anorganik wird man schon im ersten Jahr Chemie in der Schule mit Salzen konfrontiert, die aus Ionen bestehen, bei Salzen aber liegt keine kovalente Bindung wie bei Molekülen vor. Also - nein, Verbindungen sind nicht immer Moleküle, doch das ist Schulstoff der Mittelstufe.

Nein, nicht unbedingt ... sie können aber. Alle chemischen Verbindungen bestehen aus Atomen oder Ionen, und diese können Moleküle bilden. Schau mal in dieses Video, da wird das relativ einfach erklärt: https://youtu.be/-kCEHXn-BPw

Nein salzen zum beispiel nicht

Was möchtest Du wissen?