Bindungsverhältnisse?! Chemie!

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Mir ist nicht ganz klar, was du mit "Bindungsverhältnissen" meinst?!

Wenn du meinst, wieso man zwei Atome Wasserstoff (H) benötigt, um mit einem Atom Sauerstoff (O) die stabile Verbindung Wasser (H2O) zu erhalten, dann geht man folgendermaßen vor:

Ein Wasserstoffatom hat ein Valenzelektron (Außenelektron) in seinem 1. Hauptenergieniveau (HEN; früher sagte man auch: auf seiner 1. Schale). In dieses erste HEN passen maximal 2 Elektronen (vgl. Atombau, 1. Periode; K-Schale). Das heißt, es fehlt ihm also ein Elektron, um die gleiche Elektronenkonfiguration wie das Edelgas Helium zu haben. Der Edelgaszustand ist energetisch überaus stabil und wird daher von allen Atomen angestrebt.

Sauerstoff hat dagegen 6 Valenzelektronen. Als Element der 2. Periode passen acht Elektronen in sein 2. HEN, das heißt, es fehlen ihm dementsprechend zwei Elektronen, um die gleiche Elektronenkonfiguration wie das Edelgas Neon zu erlangen. Es gäbe noch die theoretische Alternative, dass ein Sauerstoffatom seine sechs Valenzelektronen los wird. Dann hätte es die gleiche Elektronenkonfiguration wie das Edelgas Helium. Aber sechs Elektronen abzugeben ist nahezu unmöglich, denn je mehr negative Ladungsträger (Elektronen) ein Teilchen abgibt, desto stärker werden die verbleibenden vom konstant positiven Kern angezogen.

Ein Wasserstoffatom hängt nun verhältnismäßig stark an seinem einzigen Elektron und gibt es nicht so leicht ab, wie z.B. Metallatome ihre Valenzelektronen abgeben. Das hat etwas mit der so genannten Elektronegativität zu tun. Darum kommt es bei der Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff zu einer so genannten Atombindung (andere Bezeichnungen: Kovalenzbindung oder Elektronenpaarbindung). Dabei teilen sich zwei Atome mindestens ein bindendes Elektronenpaar.

Mit diesem Vorwissen ist der Rest einfach zu verstehen: Ein H-Atom braucht ein Elektron, ein O-Atom braucht zwei Elektronen, um jeweils Edelgaszustände zu erreichen. Ich schreib das mal vereinfacht so: H• + •O• + •H,

wobei Sauerstoff noch zwei Elektronenpaare besitzt, die nicht an den späteren Bindungen beteiligt sind, weshalb man sie als "freie -" oder "nichtbindende Elektronenpaare" bezeichnet. Sie werden als Striche an das O-Atom gezeichnet, was mir hier nicht möglich ist.

Wenn du also zwei H-Atome und ein O-Atom zu einem Molekül H2O verbindest (H-O-H), so hat jeder Wasserstoff, was er braucht, nämlich zwei Elektronen, denn der Strich zwischen H und O symbolisiert ein geteiltes bindendes Elektronenpaar, das genauso zum H-Atom, aber gleichzeitig auch zum O-Atom gehört. Auch Sauerstoff hat dadurch, was er braucht, denn die zwei bindenden Elektronenpaarstriche zu den H-Atomen gehören ja auch zu ihm. Zusammen mit den nicht dargestellten beiden freien Paaren hat das Sauerstoffatom dann acht Außenelektronen (Oktettregel).

Analoges gilt auch für H2S (Schwefelwasserstoff; neuerdings Dihydrogensulfid), wobei anzumerken ist, dass im 3. HEN maximal 18 Elektronen Platz finden. Aber diese verteilen sich auf Unterniveaus, während das Hauptniveau wieder mit acht Elektronen voll besetzt ist (Edelgaszustand). Darum macht auch hier das Erreichen von acht Außenelektronen das Schwefelatom "glücklich".

Beim Ammoniak (NH3) ist das etwas anders, denn ein Stickstoffatom hat nur fünf Außenelektronen. Ihm fehlen also drei. Darum benötigt man auch drei H-Atome, um drei bindende Elektronenpaare hinzukriegen, so dass jedes einzelne H-Atom seine angestrebten zwei Elektronen bekommt, während das N-Atom drei bindende Paare zu den H-Atomen plus ein freies Elektronenpaar sein eigen nennen kann. Drei bindende Paare und ein freies Paar ergeben vier Paare, also wieder acht Elektronen (Oktettregel). Et voilà, alles geklärt.

Wenn du mit "Bindungsverhältnissen" aber die Geometrie (Bindungswinkel zwischen den Bindungspartnern) meinst, dann kann man auch das natürlich erklären, aber in diesem Fall sind - glaube ich - Bilder mal viel aussagekräftiger als Tausend Worte.

Bei Molekülgeometrien kannst du auch wieder zwischen bindenden und freien (nicht bindenden) Elektronenpaaren unterscheiden.

Schau mal bei Google unter "Geometrie Ammoniak" - Bilder und dann das Bild "Ligandencode AL3E an."

So, ich hoffe, du hast das verstanden. Wenn nicht frag ruhig nach oder hoffe auf eine Antwort, die du besser verstehst.

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