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Bindungslänge und Bindungsenergie

Alles klar mit Bindungslänge und Bindungsenergie in der Chemie? Die Bindungslänge ist der Abstand zwischen den Atomkernen in einer chemischen Verbindung. Erfahre mehr über verschiedene Bindungslängen und -energien sowie ihre Bedeutung! Interessiert? Dies und vieles mehr findest du im folgenden Text!

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Teste dein Wissen zum Thema Bindungslänge und Bindungsenergie

Was ist die Bindungslänge?

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Die Autor*innen
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André Otto
Bindungslänge und Bindungsenergie
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse

Bindungslänge und Bindungsenergie Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Bindungslänge und Bindungsenergie kannst du es wiederholen und üben.
  • Tipps

    Woraus besteht eine Bindung?

    Lösung

    Atome gehen Bindungen ein, wenn es für sie einen energetischen Vorteil bringt. Dabei gehen ihre Valenzelektronen, also die Elektronen auf der Außenschale, die Bindungen ein. Jedes Atom steuert genau ein Elektron zur Bindung bei. Eine Bindung besteht demnach aus zwei Elektronen.

    Die Bindungsenergie ist nun also die Energie, die benötigt wird, um diese Bindung homolytisch zu trennen. Homolytisch bedeutet, dass sie „in der Mitte“ geteilt wird, also jedes beteiligte Atom wieder sein einzelnes Elektron erhält. Dieses einzelne Elektron macht die Chloratome zu Radikalen.

  • Tipps

    Bei größeren Atomradien nimmt auch die Bindungslänge zu.

    Kohlenstoff hat den größten Atomradius unter den gegebenen Beispielen.

    Lösung

    Die Bindungslänge gibt den Abstand zwischen zwei Atomen in einem Molekül an. Wenn der Atomradius der beteiligten Atome nun sehr groß ist, muss auch die Bindungslänge (wenn Einfachbindungen verglichen werden) größer werden. Die Atomradien in pm:

    • $H$: 37
    • $O$: 66
    • $N$: 70
    • $C$: 77
    Es ist hier erkennbar, dass die Atomradien innerhalb einer Periode von links nach rechts fallen.

    Da die Atome in den Beispielen immer eine Einfachbindung zu Wasserstoff eingehen, lässt sich also schon durch die Größe der Atome eine gewisse Abschätzung der Bindungslängen machen.

  • Tipps
    • $1~pm = 10^{-12}~m$
    • $1~Å = 10^{-10}~m$
    • $1~nm = 10^{-9}~m$
    Lösung

    Die Bindungslängen in Molekülen werden meist in pm angegeben. Aber auch Angaben in nm oder Å sind üblich. Es ist daher wichtig, die Größenordnungen zu kennen und die Einheiten ineinander umrechnen zu können. Ein Nanometer ist dabei 1000 mal so groß wie ein Pikometer. Sie verhalten sich also zueinander wie Meter und Millimeter. Ein Millimeter ist wiederum 1.000.000 mal größer als ein Nanometer. Die Bindungslängen liegen etwa in einem Bereich von 0,15 nm. Damit wird klar, wie unvorstellbar klein Moleküle und die darin vorhandenen Bindungslängen sind.

    Damit man nicht immer mit so großen Zahlen jonglieren muss, werden die Umrechnungen oft mit Zehnerpotenzen ausgedrückt.

    • $1~pm = 10^{-12}~m$
    • $1~Å = 10^{-10}~m$
    • $1~nm = 10^{-9}~m$

  • Tipps

    Die Bindigkeit ist indirekt proportional zur Bindungslänge.

    Lösung

    Je mehr Bindungen sich zwischen zwei Atomen ausbilden, desto kürzer wird auch ihr Abstand. Wenn die Bindigkeit also größer wird, wird die Bindungslänge kleiner.

    Im Ethanmolekül liegt eine Einfachbindung zwischen den Atomen vor. Die Bindungslänge beträgt 153 pm. Im Ethen liegt eine Doppelbindung vor, das lässt sich auch an der Bindungslänge erkennen, die mit 132 pm deutlich kürzer ist. Im Ethin beträgt die Bindungslänge durch die Dreifachbindung dann nur noch 120 pm.

    Im Diamant (siehe Abbildung) ist Kohlenstoff tetraedrisch von weiteren Kohlenstoffatomen umgeben und es bildet sich ein sogenannter Adamantan-Käfig. Im Diamant ist die Bindungslänge zwischen den Kohlenstoffatomen mit 153 pm genauso lang wie im Ethan .

  • Tipps

    $Bindungslänge \approx \frac {1}{Bindigkeit} $

    Lösung

    Je mehr Bindungen sich zwischen zwei Atomen ausbilden, desto näher rücken sie zusammen. Wird also die Bindigkeit erhöht, bilden sich Doppelbindungen oder Dreifachbindungen, dann wird die Bindungslänge zwischen den beiden Atomen immer kürzer.

  • Tipps

    Aus wie vielen C-Atomen besteht das Molekül?

    Es ist egal, von welcher Seite aus die Kohlenstoffatome nummeriert werden.

    Lösung

    Das gesuchte Molekül ist das But-1-en.

    Es sind vier Kohlenstoffatome gegeben. Die ersten beiden Bindungslängen liegen im Bereich einer Einfachbindung. Die letzte Bindung liegt mit 133 pm im Bereich einer C–C-Doppelbindung. Damit handelt es sich also um ein Buten. Die Doppelbindung ist endständig, also ist es ein But-1-en. Es ist dabei egal, von welcher Seite aus das Molekül betrachtet wird, da es gedreht werden kann.

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