AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth PSE: Elektronegativitäten Schale I/1...

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PSE: Elektronegativitäten

Schale

I/1Alkali-metalle

II/2Erdalkali-metalle

III/13Borgruppe

IV/14Kohlenstoff-gruppe

V/15Stickstoff-gruppe

VI/16Sauerstoff-gruppe

VII/17Halogene

VIII/18Edelgase

1K

2L

3M

4N

5O

6P

7Q

H He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

K Ca Ga Ge As Se Br Kr

Rb Sr In Sn Sb Te I Xe

Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn

Fr Ra

2.2

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

1 1 1.5 1.8 2.1 2.5 3

1 1 1.6 1.8 2 2.4 2.8

1 1 1.7 1.8 2 2.1 2.5

0.7

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SchaleI/1Alkali-metalle

II/2Erdalkali-metalle

III/13Borgruppe

IV/14Kohlenstoff-gruppe

V/15Stickstoff-gruppe

VI/16Sauerstoff-gruppe

VII/17Halogene

VIII/18Edelgase

1K H2

2L B12 C N2 O2 F2

3M P4 S8 Cl2

4N Br2

5O I26P

7Q

Elementmoleküle und ~strukturen

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Vorschau: Bindungsarten

Koval. Bindung IonenbindungPolare Bindung

H2

O2

F2

N2

CsFCH4 NH3 CCl4 H2O HF NaClCF4

0 3.00.3 0.8 1.0 1.3 1.8 2.51.5

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Das Bohrsche Atommodell

Atomkern

Schale 1 (K)

Verbotene Zone

Schale 2 (L)

Schale 2 (L)

Elektron

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Didaktische Probleme

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Der Weg zum Kugelwolkenmodell

AtomkernAtomrumpf

Kugelwolke, voll besetzt

N

Schreibweisen:

Elektronenformel

N

„Valenzstrichformel“

halb besetztKugelwolke,

Bsp.: ein Stickstoffatom N

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Leistungen

Kugelwolke,

AtomkernAtomrumpf

halb besetzt

109°idealer Tetraederwinkel

Bsp.: ein Kohlenstoffatom C

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Der Weg zur chemischen Bindung

AtomkernAtomrumpfElektron

Bsp.: Methan CH4

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Der Weg zur chemischen Bindung

AtomkernAtomrumpf

Kugelwolke, voll besetzt

halb besetztKugelwolke,

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Orbitale

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Zur Schreibweise

N

H

HH

AtomkernAtomrumpf

Kugelwolke, voll besetzt

halb besetztKugelwolke,

Valenzstrichformel

Bsp.: Ammoniak NH3

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Abweichungen von der Idealgeometrie

105 °

AtomkernAtomrumpf

Kugelwolke, voll besetzt

halb besetztKugelwolke,

A

Bsp.: Wasser H2O

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Partialladungen und Dipol

δ-

δ+

δ+

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Partialladungen und Dipol

δ+

δ-

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Die Doppelbindung

AtomkernAtomrumpf

halb besetztKugelwolke,

Kugelwolke, voll besetzt

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Die Doppelbindung

AtomkernAtomrumpf

halb besetztKugelwolke,

C C

Kugelwolke, voll besetzt

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Die Dreifachbindung

AtomkernAtomrumpf

halb besetztKugelwolke,

Kugelwolke, voll besetzt

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Die Dreifachbindung

AtomkernAtomrumpf

halb besetztKugelwolke,

Kugelwolke, voll besetzt

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Die Dreifachbindung

AtomkernAtomrumpf

halb besetztKugelwolke,

C C

Kugelwolke, voll besetzt

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Der Weg zum Kugelwolkenmodell

AtomkernVollbesetztes NiveauHalbbesetztes OrbitalVollbesetztes Orbital

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Die Schreibweise

AtomkernVollbesetztes NiveauHalbbesetztes OrbitalVollbesetztes Orbital

Zentralteilchen

Liganden

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Ammoniak nach Kimball

+

AtomkernVollbesetztes NiveauHalbbesetztes OrbitalVollbesetztes Orbital

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Wasser H2O

AtomkernVollbesetztes NiveauHalbbesetztes OrbitalVollbesetztes Orbital

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Chlorwasserstoff HCl

AtomkernVollbesetztes NiveauHalbbesetztes OrbitalVollbesetztes Orbital

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Helium

AtomkernVollbesetztes NiveauHalbbesetztes OrbitalVollbesetztes Orbital

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Aggregatzustände

VOLUMEN(Bsp.: H2O)

DICHTE

1

1200 l

SCHMELZEN (MELT)

KOCHEN SIEDEN (BOIL)

KONDENSIEREN

GEFRIEREN ERSTARREN

SUBLIMIERENRESUBLI-MIEREN

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Anwendung der Gasgesetze

1

2

3

4

-300 -200 -100 -0 100 200

C

BA

-273,15 °C

T in [°C]

V

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Schmelzpunkte

-250

-200

-150

-100

-50

0 Ato

mb

ind

un

g

po

lare

Bin

du

ng

un

po

lar

sy

mm

etris

ch

M(F2)=38 g/mol

M(HCl)=36.5 g/mol

M(CF4)=88 g/mol

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Siedepunkte

0

20

40

60

80

100

120

Br2 H2O BrF

M(Br2)=160

M(H2O) =18

M(BrF) =99

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Ionenbindung

Al Al3+ 3 e-+

+

3+

- - -

Folgerung: das Al3+-Kation ist viel kleiner als das Al-Atom.

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Ionenbindung

+

-

Br Br -e -+

-

Folgerung: das Br--Anion ist viel größer als das Br-Atom.

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Schale

I/1Alkali-metalle

II/2Erdalkali-metalle

III/13Borgruppe

IV/14Kohlenstoff-gruppe

V/15Stickstoff-gruppe

VI/16Sauerstoff-gruppe

VII/17Halogene

VIII/18Edelgase

1K 30 93

2L 112 88 77 70 66 64 63

3M 110 104 99 98

4N 114 112

5O

6P

7Q

Atomradien

231 197 122 122 121 117

186 160 143 117

152

Legende:

1. Periode

2. Periode

3. Periode

4. Periode

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Ionenradien [pm]

Schale

I/1Alkali-metalle

II/2Erdalkali-metalle

III/13Borgruppe

IV/14Kohlenstoff-gruppe

V/15Stickstoff-gruppe

VI/16Sauerstoff-gruppe

VII/17Halogene

VIII/18Edelgase

1K P

2L 60 31 23 15/260 171 140 136

3M

95 65 50 212 184 181

4N 133 97 62 53 222 198 195

5O 148 113 81 71 221 216

6P 169 135 95 84

7Q

Legende:AnionenKationen

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Kristalle im Alltag

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Der Lösungsvorgang

- -+ +

- -+ +

- -+ +

Ionen-Gitter Lösungsmittel (Solvens)

Solvatisierte Ionen

dHS>0dHB > 0

dHHA< 0 dHHK< 0

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Vorschau: Bindungsarten

Koval. Bindung IonenbindungPolare Bindung

H2

O2

F2

N2

CsFCH4 NH3 CCl4 H2O HF NaClCF4

0 3.00.3 0.8 1.0 1.3 1.8 2.51.5

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Die chemische Bindung in Schubladen

Polare Bindung

Ionenbindung

Kovalente Bindung

H2, O2, F2, N2

CsF

CH4

NH3

CCl4

H2O

HF

NaCl

CF4

1.

3.

2.

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Die chemische Bindung

Koval. Bindung IonenbindungPolare Bindung

100%Kovalenzcharakter

0%Ionencharakter

0%Kovalenzcharakter

100%Ionencharakter

H2

O2

F2

N2

CsFCH4 NH3 CCl4 H2O HF NaClCF4

0 3.00.3 0.8 1.0 1.3 1.8 2.51.5

Metalle?

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Zusammenhänge zwischen Bindungstypen

Cs

H2, O2, F2 CsFCH4 NH3 CCl4 H2O HF NaClCF4

ΔEN= 0 3

0ΔEN=

Na2S

[NaSi]

Mg

Al

Si

P4

S8

ΣEN~2

ΣEN>2

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momentaner Dipol

kein Dipolmomentaner Dipol

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induzierter Dipol

z.B. Br2 Br2

momentaner Dipol induzierter Dipol

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Eigenschaften von ionischen Verb.

-

-+

-

-

++

++

-

-

-

++

Anion

Kation

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++

++

-

-

-

-

Eigenschaften von Metallen

++

++

-

-

-

-

Elektronengas

Rumpf