Ohne chemische Bindungen gäbe es viel weniger Stoffe auf dieser Welt, da es nur die Elemente gäbe. Durch die Bildung von Verbindungen entstehen unzählige weitere Stoffe, welche für unseren Alltag sehr wichtig sind. Doch welche Arten von Bindungen gibt es? Was sind Gemeinsamkeiten und Unterschiede? Das erfährst du in diesem Artikel.
Wir unterscheiden drei verschiedene Arten von Bindungen: die Ionenbindung, die Elektronenpaarbindung und die Metallbindung. Sie beruhen alle auf elektrostatischen Anziehungskräften zwischen den Teilchen. Diese Anziehungskräfte entstehen, je nach Bindungsart, auf unterschiedliche Weise.
Die Ionenbindung
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Bei der Ionenbindung wirkt eine starke Anziehungskraft zwischen positiv geladenen Kationen und negativ geladenen Anionen (siehe Abbildung 1). Diese entstehen, wenn Metall-Atome ein oder mehrere Elektronen an Nichtmetall-Atome abgeben. Dieser Vorgang läuft zwischen Metall- und Nichtmetall-Atomen ab, da sich die Elektronegativität der Atome stark unterscheidet. Ein Atom zieht Elektronen also deutlich stärker an, als das andere, wodurch der Elektronenübergang zustande kommt. Der Unterschied der Elektronegativitäten bei Ionenbindung ist in der Regel größer als 1,9.
Die Elektronenpaarbindung
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Eine Elektronenpaarbindung entsteht zwischen Nichtmetall-Atomen. Da die sich die Elektronegativität der Atome weniger stark unterscheidet, findet kein Elektronenübergang statt. Stattdessen werden zwei Valenzelektronen von zwei Atomen geteilt, wodurch ein bindendes Elektronenpaar entsteht. Es können auch vier oder sechs Valenzelektronen geteilt werden, wobei dann Doppel- und Dreifachbindungen entstehen. Die negativ geladenen Bindungselektronen befinden sich mit einer hohen Wahrscheinlichkeit direkt zwischen den beiden positiv geladenen Atomkernen und werden von diesen angezogen. Da die Elektronen in der Mitte von beiden Atomkernen angezogen werden, werden die Atome zusammengehalten und es entsteht eine Bindung (siehe Abbildung 2). Unterscheiden sich die Elektronegativitäten der Atome stärker, handelt es sich um eine polare Elektronenpaarbindung. Der Übergang zwischen stark polaren Elektronenpaarbindungen und Ionenbindungen ist dabei fließend. Es gibt also keine starre Grenze, ab der man immer von einer Ionenbindung spricht. Die Grenzwerte in der Literatur sind also nur grobe Richtwerte. Ist die Elektronegativität der Atome ähnlich groß, handelt es sich um eine unpolare Elektronenpaarbindung. Auch der Übergang zwischen unpolaren und polaren Bindungen ist fließend. Je größer der Unterschied ist, umso stärker polar ist eine Bindung also.
Die Metallbindung
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Die Metallbindung unterscheidet sich stark von den beiden anderen Bindungen. Die Elektronegativität von Metallatomen ist geringer als bei Nichtmetallatomen, was bedeutet, dass ihre Atomkerne weniger Anziehungskraft auf ihre Valenzelektronen ausüben. Dies macht es einfacher, die Valenzelektronen abzugeben und positive Metall-Ionen zu bilden. Diese Valenzelektronen können sich innerhalb des Metallgitters aus positiven Metall-Kationen (Atomrümpfe) frei bewegen. Die frei beweglichen Elektronen und die positiv geladenen Atomrümpfe ziehen sich gegenseitig an, was dazu führt, dass die Metall-Atome zusammengehalten werden (siehe Abbildung 3).
| Bindung | Teilchen in der Bindung | Elektrostatische Anziehung |
|---|---|---|
| Ionenbindung | Bindung zwischen positiv geladene Metall-Kationen und negativ geladene Nichtmetall-Anionen | Anziehung zwischen positiv geladenen Kationen und negativ geladenen Anionen |
| Elektronenpaarbindung | Bindung zwischen Nichtmetall-Atomen; Anziehung zwischen negativ geladenen | Bindungselektronen und positiv geladenen Atomkernen |
| Metallbindung | Bindung zwischen Metall-Atomen; Anziehung zwischen frei beweglichen negativ geladenen | Valenzelektronen und positiv geladenen Atomrümpfen |
Es ist wichtig zu verstehen, dass Bindungen ständigen Veränderungen unterworfen sind und nicht völlig stabil und unveränderlich sind. Solche Veränderungen können durch äußere Einflüsse wie Temperatur, Druck oder Licht hervorgerufen werden. Chemische Reaktionen zeigen, wie Bindungen verändert werden können, da sie durch die Umstrukturierung der Bindungen zwischen den Atomen verursacht werden.
Zusammenfassung
Alle Bindungen beruhen auf elektrostatischen Anziehungskräften, wobei diese bei allen Bindungsarten auf unterschiedliche Weise entstehen. Bei der Ionenbindung ziehen sich positiv und negativ geladene Ionen gegenseitig an. Bei der Elektronenpaarbindung ziehen sich die Bindungselektronen und die Atomkerne von zwei Atomen gegenseitig an. Die Metallbindung beruht auf der Anziehung zwischen den frei beweglichen Elektronen und den positiv geladenen Atomrümpfen.