Kovalente Bindung und Lewis-Strukturen

Kovalente Bindungen zwischen Nichtmetallen werden durch den Austausch von Valenzelektronen gebildet. Aber warum tauschen Nichtmetalle lieber Elektronen aus, anstatt sie wie in ionischen Bindungen zu übertragen? Nichtmetalle haben hohe Ionisationsenergien, was es schwierig macht, Valenzelektronen von einem Atom auf ein anderes zu übertragen.

Betrachten Sie ein Molekül Ammoniak. Das Stickstoffatom benötigt drei weitere Elektronen, um ein Oktett zu erreichen, und das Wasserstoffatom benötigt ein Elektron, um ein Duett zu erreichen. Daher verbindet sich das Stickstoffatom mit drei Wasserstoffatomen, so dass sowohl Stickstoff als auch Wasserstoff stabile Elektronenkonfigurationen erreichen.

Da jede dieser Bindungen ein Elektronenpaar teilt, wird sie als Einfachbindung bezeichnet. Das gemeinsame Elektronenpaar in der kovalenten Bindung wird als Bindungspaar bezeichnet. Die Valenzelektronen, die nicht an der Bindung beteiligt sind, werden als freies Elektronenpaar oder nicht-bindende Elektronen bezeichnet.

Mit 6 Valenzelektronen benötigen Sauerstoffatome zwei weitere Elektronen, um ein Oktett zu erreichen. Daher teilen sich zwei Sauerstoffatome Zwei-Elektronen-Paare und bilden eine Doppelbindung. Stickstoff hingegen teilt sich die drei ungepaarten Elektronen in seiner zweiatomigen Form, wodurch eine Dreifachbindung entsteht.

Einfach-und Mehrfachbindungen unterscheiden sich in Bezug auf Bindungslänge und stärke. Dreifachbindungen sind kürzer als Doppelbindungen, welche wiederum kürzer sind als Einfachbindungen. Die Bindungsstärke nimmt mit der Mehrfachbindung zu.

Aus diesem Grund ist es schwierig, die Dreifachbindung in Stickstoff zu brechen, wodurch sie relativ reaktionsunfähig wird. Das Lewis-Modell hilft bei der Vorhersage der Struktur und Stabilität von Molekülen. Nach dem Lewis-Modell ist H2O ein stabiles Molekül, da sowohl Sauerstoff als auch Wasserstoff eine stabile Elektronenkonfiguration erreicht haben.

Wenn der Sauerstoff Elektronen mit nur einem Wasserstoffatom teilt, ist das resultierende OH-Molekül nicht stabil, da Sauerstoff nur 7 Valenzelektronen hat und das Oktett nicht erreichen kann. Wenn dem Sauerstoff jedoch ein zusätzliches Elektron hinzugefügt wird, um das Oktett zu vervollständigen, wird das resultierende Hydroxid-Ion mit einer negativen Ladung stabil. Kovalente Bindungen sind gerichtet, weil die gemeinsamen Elektronen zwei bestimmte Atompaare verbinden.

Im Gegensatz dazu sind ionische Bindungen nicht gerichtet und halten mehrere Ionen im Gitter. Daher werden in einer kovalenten Verbindung die einzelnen Moleküle als fundamentale Einheiten betrachtet.