Einführung in chemische Bindungen

Chemische Bindungen

Die Elektronen des äußersten Energieniveaus bestimmen die energetische Stabilität des Atoms und seine Tendenz, chemische Bindungen mit anderen Atomen einzugehen. Die innerste Elektronenhülle hat eine maximale Kapazität von zwei Elektronen, die nächsten beiden Elektronenschalen können jedoch jeweils maximal acht Elektronen haben. Dies ist als Oktettregel bekannt, die besagt, dass Atome mit Ausnahme der innersten Schale energetisch am stabilsten sind, wenn sie acht Elektronen in ihrer Valenzschale, der äußersten Elektronenschale, haben.

Da jedoch nicht alle Elemente über genügend Elektronen verfügen, um ihre äußersten Schalen zu füllen, gehen Atome chemische Bindungen mit anderen Atomen ein und erhalten so die Elektronen, die sie benötigen, um eine stabile elektronische Konfiguration zu erreichen. Daher ist eine chemische Bindung die Kraft, die Atome in einem Molekül oder einer Verbindung zusammenhält.

Ionische Bindungen

Atome können Elektronen gewinnen oder verlieren, um ihre Valenzschale zu füllen. Dabei laden sie sich elektrisch auf und werden Ionen genannt. Ein Kation ist ein positiv geladenes Atom, das Elektronen verliert, während ein Atom, das Elektronen gewinnt und negativ geladen wird, ein Anion ist. Die entgegengesetzten Ladungen von Kationen und Anionen üben eine mäßig starke gegenseitige Anziehungskraft aus, die die Atome in unmittelbarer Nähe hält und eine ionische Bindung bildet. Eine Ionenbindung ist eine fortlaufende, enge Assoziation zwischen Ionen entgegengesetzter Ladung. Gewöhnliches Speisesalz verdankt seine Existenz der ionischen Bindung.

Kovalente Anleihen

Eine andere Möglichkeit, die Oktettregel zu erfüllen, besteht darin, Elektronen zwischen Atomen aufzuteilen, um kovalente Bindungen zu bilden. Diese Bindungen sind stärker und viel häufiger als ionische Bindungen in den Molekülen lebender Organismen. Kovalente Bindungen sind häufig in kohlenstoffbasierten organischen Molekülen wie unserer DNA und Proteinen zu finden. Kovalente Bindungen finden sich auch in anorganischen Molekülen wie Wasser, Kohlendioxid und Sauerstoff.

Wasserstoffbrücken

Eine Wasserstoffbrückenbindung entsteht, wenn ein schwach positives Wasserstoffatom, das bereits an ein elektronegatives Atom gebunden ist (z. B. der Sauerstoff im Wassermolekül), von einem anderen elektronegativen Atom eines anderen Moleküls angezogen wird. Das häufigste Beispiel für Wasserstoffbrückenbindungen in der Natur tritt zwischen Wassermolekülen auf. Es passiert immer dann, wenn zwei Regentropfen zu einer größeren Perle verschmelzen oder ein Bach in einen Fluss mündet. Wasserstoffbrückenbindungen treten auf, weil das schwach negative Sauerstoffatom in einem Wassermolekül von den schwach positiven Wasserstoffatomen zweier anderer Wassermoleküle angezogen wird.

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