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André Otto
Unpolare Atombindung
lernst du in der 8. Klasse - 9. Klasse

Grundlagen zum Thema Unpolare Atombindung

Unpolare Atombindung – Chemie

Die Atombindung ist eine Form der chemischen Bindung. Sie bezeichnet die Verbindung zwischen zwei Atomen. Doch was ist überhaupt eine Atombindung und was ist eine unpolare Atombindung?

In diesem Lerntext erfährst du einfach erklärt, was eine Atombindung ist und wann eine Bindung unpolar ist.

Was ist eine Atombindung? – Definition

Der Begriff Atombindung bezeichnet die Bindung zwischen Atomen über gemeinsame Elektronenpaare. Dabei erreichen die beteiligten Bindungspartner, das sind die an der Bindung beteiligten Atome, die energetisch viel günstigere Edelgaskonfiguration. Andere Begriffe für die Atombindung sind kovalente Bindung, Elektronenpaarbindung und homöopolare Bindung.

Um das besser zu verstehen, schauen wir uns die Atombildung am Beispiel des Wasserstoffatoms ($\ce{H}$) genauer an. Um den Atomkern des Wasserstoffatoms bewegt sich ein Elektron. Die Bewegung des Elektrons um die Atomkerne erfolgt äußerst schnell, sodass es nicht einfach ist, den genauen Aufenthaltsort eines Elektrons festzustellen. Wenn sich jetzt ein zweites Wasserstoffatom annähert, lässt sich beobachten, dass sich die beiden Elektronen nicht nur um den eigenen, sondern auch um den Atomkern des benachbarten Elements bewegen. Die Elektronen gehören also nicht mehr nur zum eigenen, sondern auch zu dem benachbarten Atomkern. Es hat sich ein sogenanntes Elektronenpaar gebildet. Das System wird stabilisiert und die zwei einzelnen Elektronen können nicht mehr frei im Raum umherschwirren. Die Atomkerne und damit auch die beiden Atome haben sich fest miteinander verbunden und damit hat sich eine Atombindung gebildet. Bei der Atombindung kommt es zu einer Gleichverteilung der Elektronen zwischen den beiden Bindungspartnern. Diese Bindung wird durch einen Strich zwischen den zwei Elementen notiert. Eine Atombindung zwischen zwei Wasserstoffatomen sieht demnach so aus:

$\ce{H-H}$

Die Atombindung kommt also zwischen den Valenzelektronen (Außenelektronen) der beteiligten Atome zustande, die dann als bindende Elektronen bzw. Bindungselektronen bezeichnet werden. Zwei oder mehr Atome, die miteinander verbunden sind, werden Molekül genannt. Bei der Verbindung zweier Wasserstoffatome handelt es sich um das Molekül Wasserstoff. Innerhalb eines Moleküls sind die Elektronen einer Atombindung dann unbeweglich. Das bedeutet, dass die Bindungselektronen des Wasserstoffmoleküls mit keinem anderen Molekül oder Atom in Kontakt treten. Die Elektronen können sozusagen nicht von einem zum anderen Molekül überschwappen.

Unterschied polare und unpolare Atombindung

Ob eine polare oder unpolare Atombindung vorliegt, kann anhand der Elektronegativitätsdifferenz beurteilt werden. Die Elektronegativität zeigt dabei die Fähigkeit eines Elements, Elektronen auf Bindungen an sich zu ziehen. Je höher also die Differenz zwischen den Elektronegativitäten der beiden Bindungspartner ist, desto polarer ist auch die Atombindung. Man kann übrigens bei jedem Element die Elektronegativität im Periodensystem ablesen.

Was ist eine unpolare Atombindung? – Definition

Eine unpolare Atombindung wird zwischen Atomen ausgebildet, die die gleiche Elektronegativität besitzen oder eine sehr geringe Differenz zwischen den Elektronegativitäten aufweisen. Dies ist bei Bindungen zwischen Atomen des gleichen Elements immer der Fall. Dabei bilden typische Nichtmetalle wie zum Beispiel Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Phosphor, Schwefel, Chlor, Brom und Iod eine unpolare Atombindung aus.

Was ist eine unpolare Atombindung? Chemie

Was ist eine polare Atombindung?

Bei Atombindungen zwischen zwei unterschiedlichen Atomen sind die Elektronen auf der gemeinsamen Atombindung asymmetrisch (nicht symmetrisch) verteilt. Die Elektronen halten sich dann mehr oder weniger in der Nähe eines der beiden bindenden Atome auf. Es liegt eine Polarität vor und man spricht von einer polaren Atombindung. Es treten Partialladungen auf. Eine polare Atombindung liegt also dann vor, wenn die Bindungspartner die Elektronen unterschiedlich stark anziehen. Diese Moleküle sind Dipole, die entlang ihrer polaren Atombindung ein messbares Dipolmoment aufweisen.

Eigenschaften und Merkmale unpolarer Atombindungen

Eine gemeinsame Eigenschaft der Elemente, die eine unpolare Atombindung ausbilden, ist, dass diese leicht flüchtig sind und einen niedrigen Schmelz- und Siedepunkt haben. Die Ausnahme bildet hier Kohlenstoff. Der fehlende Kontakt zwischen allen Atomen im Stoff verhindert, dass sich die Wärme schnell ausbreiten kann. Es kommt deshalb zu einer geringen Wärmeleitfähigkeit. Aufgrund fehlender Elektronenbewegungen innerhalb des Stoffs haben diese Elemente auch eine geringe elektrische Leitfähigkeit. Wenn man nun eine Kraft auf einen festen Stoff mit unpolarer Atombindung ausübt, so kann er sich nicht verformen. Er bricht. Diese Stoffe sind also nicht formbar. Ausgenommen davon sind natürlich Stoffe mit gasförmigem oder flüssigem Aggregatzustand. Die Elemente mit einer unpolaren Atombindung sind außerdem gar nicht oder nur schlecht in Wasser löslich.

Unpolare Atombindungen – Zusammenfassung

Die unpolare Atombindung besteht zwischen gleichen Teilchen eines Elements. Dazu befähigt sind die Nichtmetalle mit Ausnahme der Edelgase. Entsprechend sind die stofflichen Eigenschaften erklärbar wie die geringe Wasserlöslichkeit, die schlecht Wärme- und Stromleitfähigkeit und die schlechte mechanische Formbarkeit bei den Feststoffen. Die Atombindung kommt durch eine Gleichverteilung der Elektronen zwischen den Teilchen der Bindung zustande und lässt Moleküle unterschiedlicher Größe entstehen.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!

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Vorschaubild einer Übung

Transkript Unpolare Atombindung

Guten Tag und herzlich willkommen. Dieses Video heißt "Atombindung", korrekt gesprochen "unpolare Atombindung". Atombindung nennt man auch kovalente Bindung. Ein anderer Name ist Elektronenpaarbindung. Die Bezeichnung homöopolare Bindung ist völlig korrekt, man findet sie aber seltener. Wir wollen die Atombindungen viergeteilt besprechen. 1. Der Begriff der Atombindung 2. Bewegung der Elektronen im Stoff 3. Die daraus resultierenden Eigenschaften im Stoff, und 4. Die Elemente, die Atombindungen herausbilden, im Periodensystem der Elemente.   Der Begriff der Atombindung. Nehmen wir das einfachste chemische Element H, Wasserstoff. Betrachten wir zwei Wasserstoffatome. Die Kreise mit den eingetragenen, positiven Ladungen sind die Atomkerne. Außerhalb jedes Atomkerns bewegt sich jeweils ein Elektron um diesen Kern herum. Das sind die Elektronenhüllen. Die Bewegung der Elektronen um die Atomkerne erfolgt äußerst schnell, sodass es nicht möglich ist, den genauen Aufenthaltsort eines Elektrons mit einem Foto festzustellen. Mann muss sich das so vorstellen, dass ein Foto einen verschwommenen Bereich der Elektronenbewegung darstellt, so wie ich es versuche euch hier zu zeichnen. Die Elektronen bewegen sich hier mit sehr großer Geschwindigkeit um die Kerne herum. Dabei erhalten wir ein Bild, das uns zeigt, wo sie sich hauptsächlich aufhalten. Bei einer Annäherung der beiden Atome, kommt es dazu, dass sich die Elektronen nicht nur um ihren eigenen Kern bewegen, sondern auch um den benachbarten Atomkern. Jedes einzelne Elektron gehört jetzt jeweils zum eigenen Atomkern, als auch zum benachbarten Atomkern. Es kommt zu einer Stabilisierung des Systems. Die beiden Atomkerne können jetzt nicht mehr frei im Raum herumschwirren, sondern bleiben in einem bestimmten Abstand gegenüber stehen. Die Atomkerne und damit die beiden Atome haben sich fest miteinander verbunden. Es hat sich eine Atombindung herausgebildet. Bei der Atombindung kommt es zu einer Gleichverteilung der Elektronen zwischen den Bindungspartnern. Das Wasserstoffmolekül ist entstanden. Es hat sich ein gemeinsames Elektronenpaar herausgebildet. Um Dieses anzudeuten, schreibt man H - H. Der Strich veranschaulicht das gemeinsame Elektronenpaar. Im zweiten Teil wollen wir nun besprechen, wie sich das Bindungselektron innerhalb eines Stoffes bewegen können. Nehmen wir nun eine Bindung H - H und noch eine Bindung H - H. Das sind Wasserstoffmoleküle, hervorgegangen aus dem chemischen Element Wasserstoff. Wasserstoff ist ein sehr niedrig siedendes Gas. Das wird auch verständlich, denn die Bindungselektronen, hier durch die Verbindungsstriche H - H angedeutet, halten zwar die Atome zusammen, treten aber in keinerlei Kontakt zwischen den einzelnen Molekülen. Dazwischen gibt es keinerlei Beziehung. Oder nehmen wir das chemische Element Kohlenstoff C. Reinen Kohlenstoff trifft man als Diamant an. Und einen kleinen Ausschnitt aus dem Diamantengitter möchte ich euch ein mal rechts daneben darstellen. Kohlenstoff hat vier Bindungsarme und kann daher vier Bindungen zu anderen Kohlenstoffatomen eingehen. Das bedeutet, dass die acht Bindungselektronen, die durch die vier schwarzen Bindungsstriche dargestellt werden, sich um das mittlere Kohlenstoffatom bewegen. Die rot dargestellte Bindung rechts daneben tritt allerdings mit dem mittleren Kohlenstoffatom nicht in Wechselwirkung. Das mit den vier Bindungsarmen versehene Kohlenstoffatom wird tatsächlich auch nur von diesen vier Elektronenpaaren umgeben. Ich habe sie blau umrandet. Es besteht kein Kontakt zu dem rot eingezeichneten Elektronenpaar. Wie sieht es mit dem Element Phosphor P aus? Weißer Phosphor besteht aus einzelnen Molekülen P4. Aus Tetraeder, in deren Eckpunkten sich Phosphoratome befinden. Diese einzelnen Atome P4 haben nur einen geringen Kontakt miteinander. Das heißt, die Bindungselektronen der einzelnen Moleküle können miteinander nicht in Kontakt treten, die Elektronen können sozusagen nicht überschwappen. Weißer Phosphor ist zwar fest, aber relativ leicht flüchtig. Das chemische Element Schwefel S tritt normalerweise als solche Kronen, gebaut aus 8 Schwefelatomen, auf. Bei den Schwefelmolekülen S8 verhält es sich ähnlich wie bei den Phosphormolekülen P4. In den Molekülen sind Bindungselektronen vorhanden. Diese haben allerdings kaum einen Einfluss untereinander. Die Elektronen schwappen sozusagen nicht von einem zum anderen Molekül über. Schwefel ist zwar fest, aber auch relativ leicht flüchtig. Wir können schlussfolgern: Bei der Atombindung sind die Elektronen innerhalb des Stoffes unbeweglich. Welche Stoffeigenschaften ergeben sich nun aus dem Verhalten der Verbindungselektronen? Die Elemente, die ich nun aufführe, haben im Wesentlichen übereinstimmende Eigenschaften. Kohlenstoff, C, mit der Modifikation Diamant. Phosphor, Schwefel, Chlor, Brom und Jod. Eine wichtige gemeinsame Eigenschaft der Elemente mit Atombindung ist, dass sie relativ leicht flüchtig sind, die Schmelz- bzw. Siedetemperaturen sind niedrig. Eine Ausnahme dabei ist Kohlenstoff. Der fehlende Kontakt zwischen allen Atomen im Stoff verhindert, dass sich die Wärme schnell ausbreitet. Es kommt zu einer geringen Wärmeleitfähigkeit. Die fehlende Elektronenbewegung innerhalb aller Elektronen im Stoff führt zu einer geringen elektrischen Leitfähigkeit. Wenn man eine Kraft auf einen festen Stoff mit Atombindung ausübt, so kann er sich nicht verformen. Er bricht. Diese Stoffe sind nicht formbar. Ausgenommen davon sind Stoffe mit gasförmigen oder flüssigen Aggregatszustand. Stoffe mit Atombindungen sind nicht oder schlecht wasserlöslich. Welchen Platz nehmen chemische Elemente, die Atombindungen ausbilden, im Periodensystem der Elemente ein? Ich habe einmal alle chemischen Elemente, die Atombindungen ausbilden, durch ihre Symbole dargestellt. Es sind die chemischen Elemente Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Phosphor, Schwefel, Chlor,  Brom, Jod. Wir können somit feststellen: Die Atome der typischen Nichtmetalle bilden unpolare Atombindungen aus. Wenn man von einer Atombindung spricht, so meint man zuerst einmal eine typische Atombindung, die nicht polar ist, also einfach eine unpolare Atombindung. Daher lässt man auch oft die Bezeichnung "unpolar" vor "Atombindung" weg.  Eine Anmerkung: Wenn wir von typischen Nichtmetallen im Zusammenhang mit Atombindungen sprechen, dann meinen wir natürlich die Edelgase nicht.   Ich danke für eure Aufmerksamkeit. Alles Gute! Auf Wiedersehen!

10 Kommentare
10 Kommentare
  1. ich habe alles gut verstanden top!

    Von Alina, vor mehr als einem Jahr
  2. sehr hilfreich danki

    Von Theodor, vor mehr als 2 Jahren
  3. Hallo Sc6829,
    ich würde dir gerne weiterhelfen. Bitte beschreibe genauer, was du nicht verstanden hast. Gib beispielsweise die konkrete Stelle im Video mit Minuten und Sekunden an. Gerne kannst du dich auch an den Hausaufgaben-Chat wenden, der von Montag bis Freitag von 17 bis 19 Uhr für dich da ist.
    Ich hoffe, dass wir dir weiterhelfen können.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor mehr als 3 Jahren
  4. Ich checks immer noch nich;))))

    Von Sc6829, vor mehr als 3 Jahren
  5. Frohes neues Jahr Herr Otto und danke für die Hilfe mit diesem Video!!!

    Von Teresa Binder2, vor etwa 6 Jahren
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Unpolare Atombindung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Unpolare Atombindung kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe das Wesen einer Atombindung.

    Tipps

    Überlege dir, wie Atome aufgebaut sind. Wo befindet sich die positive und wo die negative Ladung?

    Lösung

    Elektronen sind die negativ geladenen Teilchen eines Atoms. Elektronen sind so schnell, dass wir sie auch mit modernster Technologie nicht fotografieren können. Das bedeutet auch, dass wir nicht genau sagen können, wann sich ein einzelnes Elektron genau an einem bestimmten Ort befindet. Nähern sich zwei Atome an, kann es zur Ausbildung einer Bindung kommen.

    Das typische einer Atombindung ist, dass sich die Atomkerne das verbindende Elektronenpaar teilen. Eine Bindung besteht immer aus zwei Elektronen, die sich nach der Verbindung sowohl um den eigenen Atomkern bewegen können als auch um den des Reaktionspartners.

  • Gib an, welche Elemente Atombindungen ausbilden.

    Tipps

    Gehören die Elemente mit unpolarer Atombindung zu den Metallen oder Nichtmetallen ?

    Lösung

    Die Elemente, die unpolare Atombindungen ausbilden, gehören zu den Nichtmetallen. Die Elemente, die unpolare Atombindungen bilden, treten im Molekül auf. $H_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$, $O_2$, $N_2$, $P_4$, $S_8$. Kohlenstoff ist allerdings eine Ausnahme.

    Die unpolare Atombindung lässt sich auch über die Differenz der Elektronegativität berechnen. Beträgt diese Differenz einen Wert zwischen 0 und 0,4 ist die Verbindung unpolar. Da Atome gleicher Elemente natürlich eine gleiche Elektronegativität haben und damit eine Differenz von 0, liegt hier eindeutig eine unpolare Atombindung vor.

  • Entscheide, welche Stoffe fest und welche gasförmig sind.

    Tipps

    Einige der genannten Stoffe kennst du aus dem Alltag.

    Lösung

    Metalle (eine Ausnahme ist Quecksilber) sind Feststoffe. Auch Ionenverbindungen, wie Natriumchlorid, bilden feste Gitter aus und zählen somit zu den Feststoffen. Schwefel und Phosphor sind zwar flüchtig, liegen aber als Feststoff vor.

    Entscheidend für den Aggregatzustand bei Elementen mit Atombindung sind die Bindungen, die die einzelnen Teilchen miteinander eingehen. Kleine Moleküle, die keine Wechselwirkungen untereinander eingehen, sind gasförmig. Größere Moleküle, wie die acht Ringe des Schwefels, sind dagegen fest.

  • Beschreibe die Atombindung im Sauerstoffmolekül.

    Tipps

    Sauerstoff steht in der 6. Hauptgruppe im Periodensystem.

    Lösung

    Bestimmung der Bindungsart

    Schritt 1: In welcher Hauptgruppe steht das Element? Die Hauptgruppe gibt an, wie viele Außenelektronen (Valenzelektronen) ein Atom besitzt. Da Sauerstoff in der 6. Hauptgruppe steht, hat er also 6 Valenzelektronen.

    2.Schritt: Wie viele Valenzelektronen werden gebraucht, um die Oktettregel zu erfüllen? Die Oktettregel besagt, dass alle Atome bestrebt sind, eine vollbesetzte Valenzelektronenschale zu besitzen. Als Vorbild dient immer das Edelgas, das in derselben Periode steht wie das betrachtete Atom. Als Vorbild dient dem Sauerstoff also Neon mit acht Valenzelektronen.

    Für Sauerstoff bedeutet das, dass es noch 2 Valenzelektronen braucht, um eine vollbesetzte Außenschale zu haben.

    3.Schritt: Das Molekül zusammensetzen. Am besten nimmst du dir ein Blatt Papier und zeichnest es dir auf. Du hast zwei Sauerstoffteilchen, die durch eine Doppelbindung miteinander verbunden sind. Die Doppelbindung ist entstanden, weil jedes der beiden Teilchen noch zwei Valenzelektronen braucht und sich somit beide vier Valenzelektronen teilen. Alle weiteren Außenelektronen werden als Paare zusammengefasst. Jedes Elektronenpaar wird als Strich um das dazugehörige Sauerstoffatom dargestellt.

  • Gib wieder, warum Wasserstoff gasförmig und Kohlenstoff fest ist.

    Tipps

    Wie viele Valenzelektronen hat Kohlenstoff?

    Lösung

    Wenn du dir die genannten Elemente einmal in PSE ansiehst, kannst du feststellen, dass Wasserstoff in der ersten Hauptgruppe steht und damit ein Valenzelektron auf der Außenschale hat, während Kohlenstoff in der vierten Hauptgruppe steht und damit vier Valenzelektronen hat.

    Alle Elemente versuchen, die Oktettregel zu erfüllen. Das bedeutet, sie versuchen eine vollbesetzte Valenzelektronenschale zu bekommen. Als Vorbild gilt hier immer das Edelgas, das in derselben Periode steht wie das betrachtete Element.

    Auch Wasserstoff versucht den Zustand von Helium zu erreichen (2 Valenzelektronen auf der Außenschale) und muss deshalb noch ein Elektron aufnehmen und verbindet sich so durch eine Atombindung mit einem weiteren Wasserstoffteilchen.

    Weil Kohlenstoff versucht, den Zustand von Neon zu erreichen (8 Valenzelektronen auf der Außenschale), muss es noch vier Elektronen aufnehmen. Es bildet also vier Bindungsarme aus.

    Gasförmig oder fest

    Sind Moleküle sehr klein und treten durch keine Wechselwirkungen miteinander in Kontakt, so sind sie im gasförmigen Zustand. Entsteht durch Elektronenbindungen ein festes Gitter, so ist der Stoff fest und hat oft sogar eine Kristallstruktur.

  • Entscheide, welche Bindungsart in folgenden Verbindungen vorliegt.

    Tipps

    Die Bindungsart kannst du durch die Differenz der Elektronegativitäten der beteiligten Elemente bestimmen.

    • $\Delta$ E : 0 - 0,4: unpolare Atombindung
    • $\Delta$ E : 0,5 - 1,7: polare Atombindung
    • $\Delta$ E : größer als 1,7: Ionenbindung

    Elemente mit dazugehörigen Elektronegativitäten

    Welche Eigenschaften haben Verbindungen mit unpolarer Bindung?

    Lösung
    • Im Methan $CH_4$ ist die Bindung zwischen Wasserstoff und Kohlenstoff eine unpolare Atombindung: $\Delta$ E beträgt 0,4.
    • Eisen $Fe$ leitet den elektrischen Strom, ist wärmeleitend, hat eine hohe Siede- und Schmelztemperatur und ist formbar. Das sind die Merkmale von Metallen. Im Eisen sind die Atome über Metallbindungen verknüpft.
    • Natriumchlorid $NaCl$ ist gut wasserlöslich, hat eine hohe Schmelztemperatur. $\Delta$ E beträgt 2,1. Im Natriumchlorid liegen also Ionenbindungen vor.
    • Chlorwasserstoff $HCl$ leitet Wärme gut und löst sich im Wasser. $\Delta$ E beträgt 0,9. Zwischen dem Chloratom und dem Wasserstoffatom liegen polare Atombindungen vor.