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Elektronegativität – Abhängigkeit von der Stellung im Periodensystem der Elemente

Lerne, wie du die Elektronegativität im Periodensystem ablesen kannst und finde heraus, wie dies die Bindung eines Moleküls beeinflusst. Entdecke, wie stark Atome Elektronen anziehen können und was das für dein Verständnis der Chemie bedeutet. Interessiert? All das und noch viel mehr erwartet dich im folgenden Text!

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Die Autor*innen
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André Otto
Elektronegativität – Abhängigkeit von der Stellung im Periodensystem der Elemente
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Elektronegativität – Abhängigkeit von der Stellung im Periodensystem der Elemente Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Elektronegativität – Abhängigkeit von der Stellung im Periodensystem der Elemente kannst du es wiederholen und üben.
  • Definiere den Begriff Elektronegativität.

    Tipps

    Bindungen bestehen aus Elektronenpaaren.

    Je stärker ein Partner einer Bindung die Elektronen zu sich zieht, desto ungleicher sind die Ladungen verteilt. Es kommt zur Ausbildung von Polen (Teilladungen).

    Lösung

    Die Elektronegativität (EN) ist eine wichtige Kennzahl der Elemente. Die Differenz der EN $(\Delta EN)$ zweier Bindungspartner lässt eine Abschätzung über die Polarität der Bindung zu. Je höher diese Differenz, desto höher ist der polare Charakter, das heißt desto ungleicher sind die Bindungselektronen verteilt.

    Das Element mit der höchsten EN ist Fluor. Der Wert wurde willkürlich auf 4,0 festgelegt und dient als Bezugsgröße für die anderen Elemente. Elemente mit einer hohen EN werden als elektronegativ und Elemente mit einer niedrigen EN als elektropositiv bezeichnet. Die EN hängt vom Atomradius und der Kernladungszahl ab. Daraus lassen sich Regelmäßigkeiten für den Verlauf der EN innerhalb des Periodensystems ableiten.

  • Gib an, welche Regeln für die Elektronegativität gelten.

    Tipps

    Die Elektronegativität ist abhängig vom Atomradius und der Kernladungszahl.

    Je kleiner der Radius, desto dichter sind die Bindungselektronen am Kern. Die elektrostatische Anziehungskraft wirkt am stärksten auf kleine Distanzen.

    Je höher die Kernladungszahl, desto höher ist die Anziehungskraft auf die Bindungselektronen.

    Lösung

    Die Elektronegativität ist abhängig vom Atomradius und der Kernladungszahl.

    Elektrostatische Anziehungskräfte sind sehr stark. Allerdings haben sie eine relativ kleine Reichweite. Aus diesem Grund dominieren diese Kräfte nur im mikroskopischen Bereich und im makroskopischen Bereich die Gravitationskraft (klein, aber große Reichweite). Je näher sich also unterschiedliche Ladungen sind, desto höher ist die wirkende Kraft.

    Auch die Höhe der Ladung spielt eine Rolle. Je höher die Ladung ist, desto höher ist auch die wirkende Kraft.

    Aus diesen Beziehungen können zwei wichtige Regeln für die Elemente abgeleitet werden:

    • Die Elektronegativität nimmt innerhalb einer Periode von links nach rechts zu, da die Kernladungszahl zunimmt und der Atomradius abnimmt.
    • Die Elektronegativität nimmt innerhalb einer Gruppe von oben nach unten ab, da pro Periode eine neue Schale hinzukommt, wodurch der Atomradius stark steigt.
  • Entscheide, ob die gezeigten Verbindungen als Salz oder Molekül vorliegen.

    Tipps

    Metalle besitzen niedrige und Nichtmetalle hohe Elektronegativitäten.

    Verbindungen von Nichtmetallen sind meist molekular.

    Lösung

    Mithilfe der Elektronegativitätsdifferenz $(\Delta EN)$ lassen sich die Bindungsverhältnisse vorhersagen. Je höher diese Differenz, desto stärker zieht ein Partner die Bindungselektronen zu sich heran. Dadurch entsteht eine Ungleichheit in der Verteilung der Ladung.

    Bis zu einer Differenz von 0,6 spricht man von einer unpolaren Atombindung. Hier ist Verteilung der Elektronen relativ ausgeglichen. Wird die Differenz größer als 0,6, spricht man von einer polaren Atombindung. Hier ist die Ungleichverteilung so groß, dass sich Teilladungen bilden. Am elektronegativeren Partner liegt eine negative Teilladung (auch negativer Pol oder Schwerpunkt genannt) vor. Am anderen Partner liegt demnach eine positive Teilladung vor. Dies hat starke Auswirkungen auf die Eigenschaften des Stoffes.

    Wird $\Delta EN$ größer als 1,8, erreicht die wirkende Kraft einen kritischen Punkt. Sie ist nun so groß, dass dem elektropositiveren Partner die Bindungselektronen vollständig entrissen werden. Es bilden sich Ionen, Anion (-) und Kation (+). Die Anziehungskraft zwischen echten Ladungen ist um ein Vielfaches höher als zwischen Teilladungen. Aus diesem Grund bilden diese Stoffe kristalline Feststoffe, die Salze.

  • Bestimme die Schmelzpunkte der genannten Salze.

    Tipps

    Je höher die $\Delta EN$, desto höher sind die Kräfte innerhalb des Stoffes.

    Je höher die innerstofflichen Kräfte, desto höher liegen auch Schmelz- und Siedepunkt.

    Lösung

    Die Verhältnisse und Kräfte innerhalb eines Stoffes spiegeln sich in seinen Eigenschaften wider. Wenn also die Bindungen und Kräfte innerhalb eines Stoffes sehr hoch sind, wird sich dies in seinem Schmelz- und Siedepunkt zeigen.

    An der Reihe von Halogeniden kann man dies recht eindeutig erkennen. Hier gilt: je höher die $\Delta EN$, desto höher der Schmelzpunkt. Kaliumfluorid hat aus der Liste die höchste $\Delta EN$ und damit den höchsten Schmelzpunkt von $852~^\circ\text{C}$. Kaliumiodid besitzt die kleinste $\Delta EN$ und hat damit den kleinsten Schmelzpunkt von $686~^\circ\text{C}$. Insgesamt sind die Schmelzpunkte aber alle recht hoch, da die Kräfte zwischen den Ionen des Salzes hoch sind.

    Aber den Schmelzpunkt kann man nicht nur mithilfe der $\Delta EN$ einschätzen. Es spielen auch andere Faktoren, wie z.B. die Gitterstruktur, eine wichtige Rolle. So hat beispielsweise Calciumoxid trotz einer $\Delta EN$ von 2,4 einen deutlich höheren Schmelzpunkt ($2570–2580~^\circ\text{C}$) als die genannten Halogenide.

  • Sortiere die Elemente der 2. Periode absteigend nach ihrer Elektronegativität.

    Tipps

    Innerhalb einer Gruppe steigt die Elektronegativität von links nach rechts an.

    Lösung

    In der ersten Periode des PSE befinden sich einige sehr wichtige Elemente. Daher ist es sinnvoll, einen Überblick über ihre Elektronegativitäten zu haben. Wie du nun bereits weißt, steigt die Elektronegativität innerhalb einer Periode an.

    Aber warum ist das so?

    Innerhalb einer Periode wird eine Elektronenschale nach und nach gefüllt. Es kommt also keine neue Schale hinzu, was den Atomradius stark vergrößern würde. Die Kernladungszahl erhöht sich aber. Es ziehen somit mehr Protonen die Elektronen innerhalb der Schale an. Dadurch wird der Radius innerhalb der Periode immer kleiner.

    Bindungselektronen, die sich an einem Element mit kleinem Atomradius aufhalten, werden stark angezogen, da die elektrostatische Anziehungskraft eine kleine Reichweite hat und mit kleinerer Entfernung immer stärker wird. Daher gilt die Beziehung: kleiner Atomradius ergibt eine hohe Elektronegativität.

  • Erkläre den hohen Siedepunkt von Wasser mithilfe der Elektronegativität.

    Tipps

    Die Elektronegativitäten aller Elemente findest du im Periodensystem.

    Lösung

    Wasser ist ein Dipol. Aus diesem Grund hat es einige besondere Eigenschaften. So hat es für seine recht kleine Masse einen sehr hohen Siedepunkt. Zum Vergleich dazu hat Schwefelwasserstoff (analoge Verbindung des Schwefels zu Wasser) einen sehr viel geringeren Siedepunkt. Es ist bei Raumtemperatur gasförmig.

    Auch die Form von Schneeflocken beruht auf der Eigenschaft des Wassermoleküls, Wasserstoffbrückenbindungen auszubilden.

    Die Dichteanomalie des Wasser hat ebenfalls ihre Ursache in diesen Kräften. Wasser ist der einzige Stoff, der sich nicht immer weiter zusammenzieht, wenn er abkühlt. Wasser hat seine größte Dichte bei 4°C. Deswegen frieren Seen auch von oben nach unten zu. Das dichtere Wasser sinkt nach unten und das weniger dichte Eis steigt nach oben.