Atome, Moleküle, Bindungskräfte Flashcards
Mit welcher Zielsetzung gehen Atome Bindungen mit anderern Atomen ein?
- Um die Edelgaskonfikuration zu erreichen (außenschale voll besetzen)
- Reduzierung der potentiellen Energie
Die Anziehungskräfte zwischen Atomen nehmen zu, je näher sie zueinanderkommen. Warum fallen sie nicht in einem unendlich kleinen Punkt zusammen?
- Abstoßende Kräfte zwischen Kern und Elektonen
- nehmen bei kleinerem Abstand stark zu
- Elektronen-Abstoßung (Pauli-Prinzip)
Welche Elemente haben die höchsten Schmelz- und Siedetemperaturen, welche die niedrigsten? Warum?
Höchste: Wolfram, Kohlenstoff
Da starke interatomare Bindungen
Niedrigste: Helium, Wasserstoff
Da schwache intermolekulare Bindungen, schwache V-d-Waals Kräfte
Wie kommen die kovalente chemischen Bindungen zustande? Welche physikalische und mechanische Eigenschaften weisen deshalb aus Atomgitter aufgebaute Festkörper auf?
Eine kovalente Bindung entsteht, wenn zwei Atome Elektronen teilen, um die stabile Edelgaskonfiguration zu erreichen.
Eigenschaften:
- hohe Schmelz- und Siedetemperatur
- hohe Härte und Festigkeit
- Sprödigkeit
- chemische Beständigkeit
Wie kommen die kovalente chemischen Bindungen zustande? Welche physikalische und mechanische Eigenschaften weisen deshalb aus Atomgitter aufgebaute Festkörper auf?
Eine kovalente Bindung entsteht, wenn zwei Atome Elektronen teilen, um die stabile Edelgaskonfiguration zu erreichen.
Eigenschaften:
- hohe Schmelz- und Siedetemperatur
- hohe Härte und Festigkeit
- Sprödigkeit
- chemische Beständigkeit
Wie kommen physikalische Bindungen zustande? Welche physikalischen und mechanischen Eigenschaften weisen deshalb aus Molekülgittern aufgebaute Festkörper auf?
Physikalische Bindungen (VDWW) entstehen durch schwache intermolekulare Kräfte, die die Moleküle zusammenhalten (z.B. D-D-Kräfte, Wasserstoffbrückenbindung).
Eigenschaften:
- Niedrige Schmelz- und Siedetemperaturen
- Weichheit und geringe Festigkeit
- Sprödigkeit
- schlechte Wärmeleitfähigkeit
Was sind Molekülorbitale?
Molekülorbitale sind die quantenmechanischen Zustände von Elektronen in einem Molekül, die durch die Kombination von Atomorbitalen entstehen. Ihre Besetzung durch Elektronen bestimmt die Stabilität und Eigenschaften der chemischen Bindung im Molekül.
Warum existieren von Helium keine Bindungen?
Helium bildet keine Verbindungen, weil es eine vollständig gefüllte 1s-Elektronenschale hat, was ihm ein äußerst stabile Edelgaskonfiguration verleiht.
Warum lagern sich zwei Wasserstoffatome über eine Einfachbindung zum Molekül zusammen, zwei Sauerstoffatome dagegen über eine Doppellbindung?
Wasserstoff bilden eine Einfachbindung, weil sie durch das Teilen eines Elektronenpaars die stabile Elektronenkofiguration des Heliums erreichen können.
Sauerstoffatome bilden eine Doppellbindung, weil sie durch das Teilen von zwei Elektronenpaaren die stabile Edelgaskonfiguration erreichen
Wie kommen Sigma-Bindungen zustande?
Durch direkte Überlappung von Atomorbitalen entlang der Achse, die die Kerne der beiden bindenden Atome miteinander verbindet.
Überlappung von s-Orbitalen, s- und p-Orbitalen, p-Orbitalen
- hohe Stabilität
Wie kommen Pi-Bindungen zustande? Warum sind sie schwächer als Sigma-Bindungen?
Entstehen durch die seitliche Überlappung von parallelen p-Orbitalen und befinden sich oberhalb und unterhalb oder seitlich der Achse, die die beiden Atomkerne verbindet. Sie sind schwächer, da die Überlappung weniger Effektiv ist, die Elektronendichte nicht direkt zwischen den Kernen liegt und ihre Energie geringer ist.
Warum ist graphitischer Kohlenstoff elektrisch leitfähig und hat Schmiermitteleigenschaften, Diamant dagegen nicht?
Kohlenstoff: Aufgrund seiner Schichtstruktur, der schwachen Bindung zwischen den Schichten und der Elektronenbeweglichkeit innerhalb jeder Schicht
Diamant: Hat ein dreidimensionales Gitter mit stark kovalent gebundenen Kohlenstoffatomen, das keine Schichten und keine Elektronenbeweglichleit zwischen den Atomen ermöglichst.
Warum sind konjugierte Pi-Systeme stabiler als nicht-konjugierte?
Konjugierte Pi-Systeme sind stabiler als nicht-konjugierte aufgrund der Delokalisation von
Elektronen, niedrigeren Elektronenenergie, Resonanzstabilisierung und reduzierter elektrostatischer
Abstoßung. Diese Faktoren führen zu einer insgesamt stabileren Molekülstruktur und machen
konjugierte Systeme in der organischen Chemie häufig zu bevorzugten Strukturen für stabile
Moleküle und reaktive Zwischenprodukte.
Warum versteifen Pi-Bindungen Molekülstrukturen?
Sie bewirken eine fixierte räumliche Ausrichtung der beteiligten Atome und schränken die Bewegungsfreiheit der Moleküle ein. Diese Fixierung führt zu einer Einschränkung der Rotationsfreiheit, einer generellen Starrheit der Molekülstruktur und zur Erhaltung der geometrischen Konformation
Warum bildet Cyclohexan keine planare Hexagonstruktur aus, wie Benzol?
Cyclohexan bildet keine planare Hexagonstruktur wie Benzol, weil es eine aliphatische Ringstruktur
ohne konjugierte Doppelbindungen hat und stattdessen eine nicht-planare Ringstruktur aufweist.
Die konformative Flexibilität von Cyclohexan ermöglicht es, Spannungen in der Ringschleife zu
minimieren und eine stabile Molekülstruktur beizubehalten, während Benzol aufgrund seiner
konjugierten Pi-Elektronen eine stabile, planare Struktur beibehält.
