Warum ist es schwierig, die Art der chemischen zwischen Alluminium und Brom zu benennen?
Ich mache der Zeit per Fernstudium mein Realschulabschluss bei der Studiengemeinschaft Darmstadt nach und tue mir sehr schwer mit dem Fach Chemie. Zur Zeit wiederhole ich eine Einsendeaufgabe.
3 Antworten
Moin,
wenn du chemische Bindungen meinst, so gibt es bezogen auf deine Thematik zwei unterschiedliche Formen zu berücksichtigen:
- die Ionenbindung und
- die Atombindung.
Bei einer Ionenbindung kommt es - wie der Name schon sagt - zur Bildung von Ionen, also von geladenen Teilchen. Es gibt positiv geladene Kationen und negativ geladene Anionen. Die Ionen entstehen, weil ein Bindungspartner Elektronen abgibt, die der andere Bindungspartner aufnimmt.
Die Ionenbindung entsteht dann wiederum, weil sich unterschiedlich geladene Ionen (Kationen und Anionen) gegenseitig anziehen. Deshalb umgibt sich eine Ionensorte mit so vielen entgegengesetzt geladenen Ionen, wie diese Platz finden. Dazu musst du wissen, dass sich gleich geladene Ionen gegenseitig voneinander abstoßen. Daher ist nicht beliebig viel Platz um ein Ion. Auf diese Weise entsteht jedenfalls ein Ionengitter, das wir auch als Kristall bezeichnen. Ionenbindungen entstehen typischerweise zwischen Metallen und Nichtmetallen.
Bei der Atombindung verbinden sich - im Gegensatz zur Ionenbindung und wie der Name bereits andeutet - Atome miteinander. Hier kommt es nicht zur Übergabe von Elektronen wie bei der Ionenbindung, sondern die Bindungspartner bilden aus dem Vorrat ihrer Außenelektronen (Valenzelektronen) mehr oder weniger viele Elektronenpaare, die dann zwischen den Atomrümpfen liegen und von beiden Atomrümpfen gleichzeitig genutzt werden können. So kann jedes Atom für sich "reklamieren", dass die Bindungselektronen zu ihm gehören. Manchmal sagt man dann dazu auch, dass sich die Bindungspartner die Bindungselektronen miteinander teilen. Diese Form der Bindung kommt zwischen zwei Nichtmetallen zustande.
Bei genauerer Betrachtung stellen Ionen- und Atombindung aber nur zwei Extreme in der Palette von Bindungsverhältnissen dar, die Endpunkte sozusagen. Dazwischen gibt es noch die sogenannten polaren Atombindungen. Die kommen zustande, weil die Atomrümpfe der Bindungspartner an den bindenden Elektronenpaaren "ziehen". Ist einer der beiden Bindungspartner dabei sehr viel "stärker", nimmt er das Elektronenpaar dem anderen Bindungspartner quasi weg - es kommt zur Ionenbildung und damit zur Ionenbindung.
Ziehen beide Bindungspartner aber gleich stark das bindende Elektronenpaar zu sich heran, bleibt es quasi in der Mitte liegen, keiner der Bindungspartner zieht es stärker zu sich heran - es kommt zu einer völlig unpolaren Atombindung.
Wenn aber ein Bindungspartner das bindende Elektronenpaar etwas stärker zu sich heran zieht, dann verlagert sich das Elektronenpaar zu dem stärker ziehenden Atomrumpf und weg von dem schwächer Ziehenden. Da es sich beim "Streitobjekt" um ein Elektronenpaar handelt (also um negative Elementarladungen), wird der Bindungspartner, der stärker zieht, ein bisschen negativer geladen (er bekommt eine negative Teilladung, auch Partialladung genannt), während der andere Bindungspartner, von dem das bindende Elektronenpaar weggezogen wird, entsprechend eine positive Partialladung erhält. Weil sich also in diesem Fall der Ladungsschwerpunkt verschiebt, spricht man von einer polaren Atombindung (eine Bindung mit einem positivierten und mit einem negativierten Pol).
Die relative Stärke, mit der ein Atomrumpf ein bindendes Elektronenpaar zu sich heranzieht, nennt man Elektronegativität (EN).
Die Elektronegativität ist keine absolute Eigenschaft eines Atomrumpfes, die man genau bestimmen kann. Es ist vielmehr ein relatives Maß, dessen Größe man im Vergleich mit anderen Bindungen ermittelt. Deshalb gibt es verschiedene Erklärungsansätze für dieses Phänomen und auch verschiedene Werte für die jeweiligen Elemente. Die Werte weichen von Skala zu Skala leicht voneinander ab, aber die grundsätzlichen Tendenzen sind gleich (oder zumindest ähnlich).
Wenn du nun also die Elektronegativitätswerte der Elemente miteinander vergleichst, erhältst du eine Differenz zwischen der Stärke, mit der ein Atomrumpf des Elements ein bindendes Elektronenpaar zu sich heranzieht. Und nun kannst du grob folgende Fälle unterscheiden:
- Eine EN-Differenz von 0,0 bis 0,4 führt zu einer unpolaren Atombindung.
- Eine EN-Differenz von 0,5 bis 1,7 führt zu einer zunehmend stärker werdenden polaren Atombindung.
- Eine EN-Differenz größer als 1,7 führt zu einer Ionenbindung.
Das sind aber nur Richtwerte. Bezogen auf deine Aufgabe ergibt sich aus all diesen Überlegungen, dass
- Aluminium ein Metall und Brom ein Nichtmetall ist, so dass man auf die Idee kommen kann, dass zwischen diesen Elementen eine Ionenbindung ausgebildet werden sollte.
- Aluminium eine EN von 1,61 (Pauling-Skala) und Brom eine EN von 2,96 (Pauling-Skala) besitzt. Die EN-Differenz beträgt also 1,35. Das ist zwar schon eine polare Atombindung, aber noch relativ weit entfernt von den 1,7, die nötig wären, um von einer Ionenbindung sprechen zu können (nur zum Vergleich: Die EN-Differenz zwischen Wasserstoff und Sauerstoff beträgt 1,24 und ist demnach nur unwesentlich kleiner; aber kaum jemand käme wohl auf die Idee zu sagen, dass Wasser eine ionische Verbindung ist).
Andererseits ist es nicht wirklich schwierig, die Bindungsform zu benennen, die zwischen Aluminium und Brom entsteht, denn es handelt sich um eine stark polare Atombindung!
Nur der Vollständigkeit halber: Im O2-Molekül handelt es sich um eine unpolare Atombindung (weil beide Bindungspartner mit exakt der gleichen Stärke an den Bindungselektronen ziehen, so dass die EN-Differenz 0,0 beträgt.
Im Calciumfluorid liegt dagegen eine Ionenbindung vor, weil die EN-Differenz zwischen Ca (1,0 laut Pauling-Skala) und Fluor (3,98 in der Pauling-Skala) 2,98 beträgt, also klar größer als 1,7 ist.
Fazit:
- Bindungsform im Sauerstoffmolekül: unpolare Atombindung
- Bindungsform im Aluminiumbromid: stark polare Atombindung
- Bindungsform im Calciumfluorid: Ionenbindung
Nur zum Abschluss: Dass die Abschätzung anhand der EN-Differenzen auch nur grobe Richtwerte sind, zeigt das Abschätzen der Bindung im Hydrogenfluorid (Fluorwasserstoff; "Flusssäure"). Wasserstoff hat eine EN von 2,2 (Pauling) und Fluor eine von 3,98 (Pauling). Die Differenz zwischen beiden Werten beträgt 1,78, was also (knapp) einer Ionenbindung entspräche. Tatsächlich handelt es sich um eine seeehr stark polare Atombindung.
Gut fährst du deshalb mit der Vorstellung: Bindungen zwischen Metall und Nichtmetall haben einen mehr oder weniger großen Anteil ionischen Typs, während Bindungen zwischen Nichtmetallen zu mehr oder weniger stark polaren Atombindungen führen.
LG von der Waterkant
Die Übergänge zwischen den Bindungsarten ist fließend, d.h.man findet alle Zwischen- oder Übergangsformen.
Der Aufbau von Aluminiumbromid wurde ja schon beschrieben. Aluminiumchlorid bildet solche Moleküle als Flüssigkeit und Gas, als Feststoff aber ein Ionengitter.
Lt. Kommentar auf vachs Antwort habe ich unbewusst richtig getippt. War mir gar nicht aufgefallen, dass ich ein Wort ergänzt hatte.
Es ist mir auch nicht aufgefallen, unglaublich wie sehr GF die unbewußten Korrektursysteme stärkt.
Es handelt sich um eine Redoxreaktion:
2 Al + 3 Br₂ ⟶ Al₂Br₆
Aluminiumbromid ist ein Feststoff (schmilzt bei 97.5°C), aufgebaut aus Molekülen Br₂AlBr₂AlBr₂, wobei die mittleren Br-Atome die beiden Al-Atome verbinden (tetraedrische Koordination am Al, D₂ₕ-Symmetrie).
Ahhh, Du hast nach dem Wort „chemischen“ in der Frage Bindung eingesetzt, ich Reaktion. Der Fragesteller muß entscheiden, was er eigentlich wissen wollte.