Chemische Bindungen

Wir kennen heute Millionen verschiedener Stoffe, obwohl es in der Natur nur etwa 90 Elemente gibt. Die meisten Stoffe bestehen zudem aus verschiedenen Elementen. Die Atome eines jeden Elements streben immer danach, einen möglichst stabilen Zustand zu erreichen. Atome, deren äußere Schale mit Elektronen aufgefüllt ist, sind besonders stabil. Eine volle Außenschale haben die Edelgase, wie Argon im nebenstehenden Bild. Sie sind stabil und die einzigen Elemente, die nur als einzelne Atome vorkommen. Alle anderen Elemente streben diesen stabilen Zustand der Edelgase (Edelgaszustand) an und wollen ihre äußerste Schale mit Elektronen auffüllen.

Die einzelnen Schalen der Elektronenhüllen können unterschiedlich viele Elektronen beinhalten, aber es können immer nur höchstens acht dieser Elektronen Valenzelektronen sein (dies hat energetische Gründe). Die Anzahl der Valenzelektronen kann man von Hauptgruppenelementen (Gruppen 1, 2, 13 bis 18) leicht ablesen, da die Einerstelle der Gruppennummer die Anzahl der Valenzelektronen angibt. Bei den anderen Elementen ist es leider nicht so einfach.

Um den Edelgaszustand zu erreichen, gibt es drei Möglichkeiten. Die Atome können Valenzelektronen aufnehmen oder abgeben oder für eine Elektronenpaarung bereitstellen. Es kommt darauf an, ob ein Atom ein Metall- oder ein Nichtmetallatom ist (Halbmetallatome können nicht so genau zugeordnet werden, ihr Verhalten ändert sich je nach Reaktionspartner). Metallatome können Valenzelektronen nur abgeben. Nichtmetallatome können Valenzelektronen aufnehmen oder für eine Elektronenpaarung bereitstellen.

Es gibt drei Bindungsarten (Teilchenverbände):

1. Die Atombindung: Aus gleichen Nichtmetallen entstehen Atomgitter oder unpolare Moleküle. Aus verschiedenen Nichtmetallen entstehen unpolare oder polare Moleküle.
2. Die Ionenbindung: Aus Nichtmetallen und Metallen entstehen Salze.
3. Die Metallbindung: Aus gleichen Metallen entstehen Reinmetalle. Aus verschiedenen Metallen entstehen Legierungen.

Diese Bindungsarten bilden die Grenzformen. Dazwischen gibt es fließende Übergänge – etwa wenn Halbmetalle wie Si beteiligt sind. Es kommt zu Abweichungen von den typischen Merkmalen einer Bindungsart. Paradebeispiel hierfür ist C_Graphit. Durch spezielle Anordnung der C im Atomgitter des Graphits zeigt die Nichtmetallverbindung elektrische Leitfähigkeit, die eigentlich eine typisch metallische Eigenschaft ist.

Die chemische Formel einer Verbindung beschreibt die kleinstmögliche Einheit der Teilchenverbände. Der Aggregatzustand kann hinter der Formel angegeben sein: gasförmig_(g), flüssig_(l), fest_(s).