Chemie

Ionenbindungen

Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, Spezialfall: H-Brücken (stärkste Dipol-Dipol-Wechselwirkungen)

Van-der-Waals-Kräfte (induzierte Dipole, hervorgerufen durch temporäre Dipole welche durch SChwingungen der Elektronenkonzentrationen entstehen); VdW sind abhängig von Bindungslänge (je länger desto höher die Whrsk.=) und von der Anzahl Bindungen

1. Wassermoleküle (Dipole) lagern sich mit dem O-Atom an die Kationen dadruch werden die Anziehungskräfte ziwschen den Ionen kleiner. \(F = {1\over ε} {Q1Q2\over r^2}\)

2. Irgendwann können die Wassermoleküle in das Ionengitter eindringen, dadurch werden die Coulombkräfte nochmal um den Faktor 80 abgeschwächt. ε von Luft = 1 --> ε von Wasser = 80.

3. Die Kationen werden aus dem Gitter entfernt und von einer Hydrathülle aus Wassermolekülen umgeben.

1. Zerstörung des Ionengitters --> Gitterenergie wird gebraucht

2. Bildung der Hydrathülle --> Hydratationsenergie wird frei.

Je höher die Hydratationsenergie und je kleiner die Gitterenergie desto besser die Löslichkeit.

Die Gitterenergie ist  von der Größe und der Ladung (Ladungskonzentration)  beider Ionen abhängig.

Die Hydratationsenergie ist ausschließlich von der Größe und der Ladung des Kations abhängig.

AlF₃ --> Ionengitter (Fluorid ist sehr klein so können sich viele davon um ein Aluminiumion anlagern)

AlCl₃ --> Molekülgitter (Aluminium kann nur wenige Ionen anziehen da diese sehr groß sind)

AlBr₃ --> Molekülgitter (Aluminium kann nur wenige Ionen anziehen da diese sehr groß sind)

AlJ₃ --> Molekülgitter (Aluminium kann nur wenige Ionen anziehen da diese sehr groß sind)

AlJ₃

Man würde einen Bindungswinkel von 90° zwischen den Wasserstoffatomen erwarten, da die π-Orbitale senkrecht aufeinander stehen. Im Wassermolekül beträgt dieser Winkel allerdings 104,45°, dies ist durch die Polarität der Bindung zu erklären. Die Wasserstoffatome haben eine positive Partialladung und Stoßen sich aufgrund dess ab wodurch der größere Winkel zustande kommt.Bei H₂S und H₂Se ist der Winkel hingegen wieder 92° da diese Verbindungen nicht polar sind. Bei H₂Te ist er 90°.

Der Siedepunkt von Wasser liegt natürlich am höchsten, danach steigen die Siedepunkte (die extrem weit unter denen des Wassers liegen) allerdings von H₂S über H₂Se bis H₂Te an da die VdW-Kräfte steigen (Atomradien und somit Bindungslängen steigen) und dies die einzigen zwischenmolekularen Kräfte sind.

Eine Sigma-Bindung ist eine Bindung bei der die Bindungselektronen auf der Bindungsache liegen. σ-Bindungen entstehen durch Überlappung von zwei s-Orbitalen, einem s- mit einem p-Orbital oder zwei p-Orbitalen.

Eine Pi-Bindung dagegen ist eine Bindung bei der die Bindungselektronen außerhalb der Bindungsachse liegen. π-Bindungen ergeben sich aus der Überlappung von p-Orbitalen, die senkrecht zur Bindungsachse stehen.

1. Durch erhitzen wird die Hydrathülle zerstört. Die H-Brücken von Wasser müssen zerstört werden und die Hydratationsenergie muss überwunden werden.

2.Der Wasserdampf kühlt in der Kühlfalle wieder ab und das Wasser kondensiert.

3. Das NaCl welches zurückbleibt formiert sich wieder in einem Ionengitter und die Gitterenergie wird frei.

Man benötigt zunächst ein Gefäßt mit NaCl-Schmelze (Ohne Wasser!!!) in dieser Schmelze taucht man 2 Elektroden welche mit einer Gleichstromquelle verbunden sind. An der Anode benötigt man zusätzlich einen Behälter zur Chlorgasauffangung.

Anode: Cl^--Anion wird angezogen und ein e^- ab, es entsteht das Cl-Atom welches sich mit einem weitern Cl-Atom zum Cl₂-Molekül verbindet:    Cl^- --> e^- + Cl                                                                                                                                                       2Cl^- --> Cl₂

_{Kathode: Das Na}+_{-Ion erhält ein e^- und reagiert zum Natriummetall Na}

Bei dieser Reaktion ist es sehr wichtig das kein Wasser vorhanden ist. Ansonsten reagiert das Natriummetall welches an der Kathode entsteht mit dem Wasser zu Natriumhydroxid was eine Ionenbindung ist und somit Gitterenergie in großen Mengen frei setzt. Diese Energie aktiviert eine weitere verherende Reaktion, die Knallgasreaktion dabei reagiert der Sauerstoff aus der Luft mit Wasserstoff welcher bei der vorherigen Reaktion entsteht zu expolsivem Knallgas:

Na +   H₂O --> 1/2 H₂ + Na⁺OH^- 

1/2 O₂ + H₂ --> H₂O (Knallgas)

Da man zur Elektrolyse aber freie Elektronen benötigt muss man das NaCl schmelzen umd eine Ionenwanderung zu ermöglichen.

Eine Gruppe von Atomen bestehend aus einem Zentralatom und Liganden. Je nach dem was die Liganden sind unterscheidet man die Komplexe:

Oxokomplex --> Sauerstoffatome als Liganden

Aquakomplex--> Wassermoleküle als Liganden

Aminokomplex--> Ammoniakmoleküle als Liganden