Name: chemical bonds and how atoms join
Uploaded: 2023-04-30T18:28:47.000Z
Duration: 2 min 37 s
Channel: JoVE

Chemische Bindungen sind für Atome notwendig um eine Vielzahl von Verbindungen zu bilden, wie z. B.Salz, Wasser oder Legierungen. Das Verstehen der Bildung chemischer Bindungen, oder genauer gesagt die Anziehung zwischen Atomen, hilft das molekulare Verhalten zu verstehen und vorherzusagen.Der Kern eines Atoms besteht aus Neutronen und positiv geladene Protonen, die von den negativ geladenen Elektronen umgeben sind. Wenn sich zwei Atome einander nähern, werden die Elektronen von einem Atom zum Kern des anderen Atoms angezogen und umgekehrt. Gleichzeitig stoßen sich die Kerne beider Atome sich gegenseitig ab, genauso wie die Elektronen jedes Atoms.Wenn diese Wechselwirkungen zu einer Reduktion der potentiellen Energie führen, wird eine chemische Bindung gebildet. Es gibt drei Arten von chemischen Bindungen. Ein Metall und ein Nichtmetall, wie Natrium und Chlor, bilden eine ionische Bindung.Metalle haben niedrige Ionisierungsenergien, die eine leichtere Ablösen der Elektronen aus dem Atom ermöglichen. Diese Elektronen werden bereitwillig akzeptiert durch Nichtmetalle aufgrund ihrer hohen Elektronenaffinität und das Bestreben, eine volle Schale zu erreichen. Daher überträgt das Metall Elektronen auf das Nichtmetall, und bildet ein Kation und ein Anion.Diese geladenen Teilchen ziehen sich gegenseitig an, um eine ionische Bindung zu bilden. Der zweite Typ sind kovalente Bindungen, die sich zwischen zwei Nichtmetallen bilden, wie ein Kohlenstoff und zwei Sauerstoffatomen, Kohlendioxid bilden. Nichtmetalle haben hohe Ionisierungsenergien, die es schwierig machen, Valenzelektronen von einem Atom auf ein anderes zu entfernen und zu übertragen, daher werden die Elektronen zwischen den Atomen geteilt.Diese gemeinsamen Elektronen wechselwirken mit beiden Kernen der Atome und senken dabei die potentielle Energie. Die letzte Art ist die metallische Bindung, gebildet zwischen zwei Metallatomen. Metallatome verlieren leicht Valenzelektronen, wobei sie ein Pool an Elektronen bilden nach dem einfachsten freien Elektronenmodell.Die Valenzelektronen werden über das gesamte Metall verstreut und die positiv geladenen Metallatome werden von diesem Pool an Elektronen, die die Atome zusammenhält, angezogen.

arten von chemischen bindungen

Types of Chemical Bonds

Der Chemiker Gilbert N. Lewis war Pionier in der entwicklung chemischer Bindungstheorie. Er entwickelte ein Modell namens Lewis-Modell, um die Art und Bildung verschiedener Bindungen zu erklären. Die chemische Bindung ist von zentraler Bedeutung für die Chemie; Sie erklärt, wie sich Atome oder Ionen zu Molekülen verbinden, warum einige Bindungen stark und andere schwach sind oder warum ein Kohlenstoffatom eine Bindung mit zwei Sauerstoffatomen eingeht und nicht mit drei oder auch warum Wasser H2O und nicht H4O ist. <h4>Ionische Bindungen</h4> Ionen sind Atome oder Moleküle, die eine elektrische Ladung tragen. Ein Kation (ein positives Ion) entsteht, wenn ein neutrales Atom ein oder mehrere Elektronen aus seiner Valenzschale verliert, und ein Anion (ein negatives Ion) entsteht, wenn ein neutrales Atom ein oder mehrere Elektronen in seine Valenzschale aufnimmt. Verbindungen, die aus Ionen bestehen, werden ionische Verbindungen (oder Salze) genannt und ihre Ionenbestandteile werden durch ionische Bindungen zusammengehalten: elektrostatische Anziehungskräfte zwischen entgegengesetzt geladenen Kationen und Anionen. Die Eigenschaften ionischer Verbindungen geben Aufschluss über die Natur ionischer Bindungen. Ionische Feststoffe weisen eine kristalline Struktur auf und neigen dazu, starr und spröde zu sein; Sie neigen auch dazu, hohe Schmelz- und Siedepunkte zu haben, was darauf hindeutet, dass die Ionenbindungen sehr stark sind. Aus dem gleichen Grund sind ionische Festkörper auch schlechte Stromleiter – die Stärke der Ionenbindungen verhindert, dass sich Ionen im Festkörper frei bewegen können. Die meisten ionischen Feststoffe lösen sich jedoch leicht in Wasser. Einmal gelöst oder geschmolzen, sind ionische Verbindungen hervorragende Strom- und Wärmeleiter, da sich die Ionen frei bewegen können. <h4>Kovalente Bindungen</h4> Nichtmetallatome bilden häufig kovalente Bindungen mit anderen Nichtmetallatomen. Kovalente Bindungen entstehen, wenn Elektronen zwischen Atomen geteilt werden und von den Kernen beider Atome angezogen werden. Wenn die Atome, die eine kovalente Bindung bilden, identisch sind, wie in H2, Cl2 oder anderen zweiatomigen Molekülen, sind die Elektronen in der Bindung gleichmäßig verteilt. Dies wird als reine kovalente Bindung bezeichnet. Wenn die durch eine kovalente Bindung verbundenen Atome unterschiedlich sind, werden die Bindungselektronen zwar geteilt, jedoch nicht mehr gleichmäßig. Stattdessen werden die Bindungselektronen von einem Atom stärker angezogen als vom anderen, was zu einer Verschiebung der Elektronendichte in Richtung dieses Atoms führt. Diese ungleiche Elektronenverteilung wird als polare kovalente Bindung bezeichnet. Verbindungen, die kovalente Bindungen enthalten, weisen andere physikalische Eigenschaften auf als ionische Verbindungen. Da die Anziehung zwischen elektrisch neutralen Molekülen schwächer ist als die zwischen elektrisch geladenen Ionen, haben kovalente Verbindungen im Allgemeinen viel niedrigere Schmelz- und Siedepunkte als ionische Verbindungen. Während ionische Verbindungen in Wasser gelöst gute Stromleiter sind, sind die meisten kovalenten Verbindungen in Wasser unlöslich; Da sie elektrisch neutral sind, sind sie in jedem Zustand schlechte Stromleiter. <h4>Metallische Bindungen</h4> Zwischen zwei Metallatomen entsteht eine metallische Bindung. Ein vereinfachtes Modell zur Beschreibung metallischer Bindungen wurde von Paul Drüde mit dem Namen „Electron Sea Model“ entwickelt. Basierend auf den niedrigen Ionisierungsenergien von Metallen geht das Modell davon aus, dass Metallatome leicht ihre Valenzelektronen verlieren und zu Kationen werden. Diese Valenzelektronen erzeugen einen Pool delokalisierter Elektronen, der die Kationen im gesamten Metall umgibt. Metallische Feststoffe wie Kristalle aus Kupfer, Aluminium und Eisen. bestehen aus Metallatomen und weisen alle eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit, metallischen Glanz und Formbarkeit auf. Viele sind sehr hart und belastbar. Aufgrund ihrer Formbarkeit (der Fähigkeit, sich unter Druck oder Hämmern zu verformen) zersplittern sie nicht und sind daher nützliche Baumaterialien. Die Schmelzpunkte von Metallen variieren stark. Quecksilber ist bei Raumtemperatur flüssig und die Alkalimetalle schmelzen unterhalb von 200 °C. Einige Post-Übergangsmetalle haben auch niedrige Schmelzpunkte, während die Übergangsmetalle selbst bei Temperaturen über 1000 °C schmelzen. Diese Unterschiede spiegeln Unterschiede in der Stärke der metallischen Bindung zwischen den Metallen wider. Dieser Text wurde adaptiert von <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/7-1-ionic-bonding">Openstax, Chemistry 2e, Section 7.1: Ionic Bonding</a>, <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/7-2-covalent-bonding">Openstax, Chemistry 2e, Section 7.2: Covalent Bonding</a>, and <big><a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/10-5-the-solid-state-of-matter">Openstax, Chemistry 2e, Section 10.5: The Solid State of Matter</a>.</big>

Arten von chemischen Bindungen

Die Theorien der chemischen Bindung wurden von dem amerikanischen Chemiker Gilbert N. Lewis entwickelt. Er entwickelte ein Modell namens Lewis-Modell, um den Typ und die ...

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Lehre

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Zellbiologie

Unit 1

Einheit 1

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Biochemie der Zelle

KEY TERMS AND CONCEPTS

KERNBEGRIFFE UND KONZEPTE

chemical bonds and how atoms join

Chemical bonds hold atoms together and help explain how different substances form. In chemistry, the main bond types are ionic bonds, covalent bonds, and metallic bonds.

Ionic bonds form when electrons move from one atom to another. Covalent bonds form when atoms share electrons. Metallic bonds occur in metals, where electrons are held in a shared arrangement that gives metals their characteristic behavior.

Understanding these bond types helps students compare how atoms connect in different materials. It also provides a foundation for studying why substances have different properties.

Chemical Bonds and How Atoms Join

the periodic table and organismal elements

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Elements in the Human Body and Periodic Table

Elements are the smallest units of matter that cannot be broken down further by chemical processes. Scientists know 118 elements, but not all of them occur naturally. Only a small number are essential for life, and living matter depends mostly on carbon, nitrogen, hydrogen, and oxygen. The periodic table organizes elements by their physical and chemical properties. Each square shows the element name, chemical symbol, atomic number, and atomic weight. The atomic number is the number of protons...

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Functional Groups in Organic Molecules

Functional groups are the part of an organic molecule that gives it specific chemical behavior. They help explain why compounds with similar carbon skeletons can react in different ways. In organic chemistry, these groups are often used to classify compounds. A functional group can change the properties of a molecule and affect how it behaves in a reaction. Knowing functional groups helps students recognize patterns in organic compounds. It also makes it easier to compare molecules that share...

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Biomolecule Interactions Without Covalent Bonds

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key terms and concepts

Explore ionic, covalent, and metallic bonds and how atoms join to form substances. A clear high school chemistry overview for grades 9–12.

Chemical Bonds and How Atoms Join | JoVE K12

cell biology

JoVE Core Zellbiologie veranschaulicht komplexe zelluläre Prozesse in leicht verständlichen und dennoch umfassenden animierten Videolektionen. Diese Sammlung konzentriert sich auf die wesentlichen Bestandteile und Funktionen von Zellen, einschließlich Organellen und Membranen, Zelltransport und Zellenergie. Ergänzt wird sie durch Videos von Wissenschaftlern in Aktion, die die Anwendung der Zellbiologie in realen Forschungsexperimenten demonstrieren.

Chemical Bonds and How Atoms Join

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