GF3 1314 Kapitel7 Bindungslehre polare Bindungen...Temperaturabhängigkeit der Dichte von Eis und Wasser 900 920 940 960 980 1000 1020-20 0 20 40 60 80 100 Temperatur (°C) m 3) Temperatur

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Wissenscha) Kultur Krea0vität | Bildung

Die Art der Bindung hängt davon ab, wie stark die Atome ihre Valenz-elektronen anziehen.

Elektronegativität (Abb. 17, S. 114)

Qualitative Angabe, wie stark die Atomrümpfe die Elektronen in der Valenzschale oder in einer Bindung anziehen.

Bsp.: Li: EN = 1.0 H: EN = 2.1 C: EN = 2.5 F: EN = 4.0 schwache Anziehung starke Anziehung

Die Elektronegativität hängt von der Ionisierungsenergie und von der Elektronen-affinität ab.

Kapitel 7: Moleküle und molekulare Stoffe

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Wie verhält sich die EN im Periodensystem?

Atome unten links im PSE

schwache Anziehung der Valenzelektronen

Metall

Atome oben rechts im PSE

starke Anziehung der Valenzelektronen

Nichtmetalle

Halbmetall

Die 3 Stoffklassen der Elemente


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Polare Bindungen (Buch: Kap. 7.3 + 7.4, S. 113 ff)

H-H

O=O N≡N Br-Br

Cl-Cl

Partialladung δ

? H – Cl ?

unpolare / apolare Bindung

polare Bindungen Polarisierung Dipole


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Polare Bindungen

Das bindende Elektronenpaar verschiebt sich zum Atom mit der höheren EN.

EN 2.1 3.0

Je grösser der EN-Unterschied ΔEN, umso polarer die Bindung

polar unpolar Polarität

> 0.4 0 ΔEN

H Cl – δ- δ+

0 – 0.4

schwach polar


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O

H C O O H

+

- - +

Ladungsschwerpunkte fallen nicht zusammen: Permanenter Dipol

Ladungsschwerpunkte fallen zusammen: Kein permanenter Dipol

=

δ-

δ+

δ+

δ+ δ- δ-

Moleküle mit mehreren polaren Bindungen:

Kapitel 7: Polare Bindungen

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Lesen Sie das Kapitel 7.4 Dipol-Moleküle Lösen Sie die Aufgabe A11 im Buch (Seite 115)


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Aufgabe A11


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Aufgabe A11


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Wann ist ein Molekül ein Dipol?

1. Hat es polare Bindungen? Nein: kein Dipol Beispiele: O2, H2 Falls Ja:

2. Ist die Ladung symmetrisch verteilt? Ja: kein Dipol

(Ladungsschwerpunkte + und – gleich) Beispiele: CBr4, CO2

Nein: Dipol

Beispiele: H2O, NH3


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Die 3 zwischenmolekularen Kräfte

Van der Waals - Kräfte

Dipol-Kräfte Wasserstoffbrücken


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Van-der-Waals-Kräfte: schwache Kräfte

7 - 11

7. Zwischenmolekulare Kräfte – 7.1 Van-der-Waals-Kräfte

Kleine Bindungsenergie: 0.5–5 kJ/mol Starke Abstandsabhängigkeit (1/r4)

Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), niederländischer Physiker und Nobelpreisträger 1910 , untersuchte die Anziehungskräfte, die zwischen Molekülen wirken. Diese zwischenmolekularen Kräfte, die so genannten Van-der-Waals-Kräfte, wurden später nach ihm benannt.


Atomgrösse

Siedepunkte von Edelgasen

-152 Kr (Krypton)

-186 Ar (Argon)

-246 Ne (Neon)

-269 He (Helium)

Siedetemp. °C Edelgase

7.1 Van der Waals-Kräfte


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Polarisierbarkeit von Atomen / Moleküle (Abb. 25, S. 116)

He He He

Temporäre Verschiebung der Ladungsschwerpunkte

Ein Teilchen ist umso polarisierbarer, je mehr Elektronen es hat und je ausgedehnter das Elektronensystem ist.

Temporäre und induzierte Dipole

7. Zwischenmolekulare Kräfte – 7.1 Van der Waals-Kräfte

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Stärke von Van-der-Waals-Kräften: starke Abstandsabhängigkeit (1/r4)

Grosse gemeinsame Oberfläche: starke v.d.W. Kräfte

Kleine gemeinsame Oberfläche: schwache v.d.W Kräfte

C C

C C

C C

C C

C C

C C

C C

7. Zwischenmolekulare Kräfte – 7.1 Van der Waals-Kräfte

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7. Zwischenmolekulare Kräfte – 7.2 Dipol-Wechselwirkungen

7.2 Dipol-Wechselwirkungen (Buch S. 116)

Wirken zwischen permanenten Dipolen (Dipol-molekülen). Beruhen auf der gegenseitigen Anziehung der entgegengesetzt geladenen Pole. Die Dipole richten sich gegeneinander aus.

Die relativ starken Dipol-Dipol-Kräfte hängen ab von:

Polarität der Bindung (ΔEN)

Molekülgestalt (Ladungsschwerpunkte)

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7. Zwischenmolekulare Kräfte – 7.3 Wasserstoffbrücken

7.3 Wasserstoffbrücken (Buch S. 117-118)

Die Siedetemperaturen von H2O, NH3 und HF sind deutlich höher als jene homologer Verbindungen.

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H HF F

O

O

OH

H

H

H

H

H

H HH

H

H

H HH

H

H HH

N NN

N

Wasserstoffbrücken bilden sich zwischen den freien Elektronen-wolken der Atome Fluor, Sauerstoff und Stickstoff und den

H-Atomen, die an diese Elemente gebunden sind, aus. Starke zwischenmolekulare Kraft à ca. 20 KJ/mol.

Wasserstoffbrücken


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Schneekristalle Quelle: SnowCrystals.com


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Schneekristalle Quelle: SnowCrystals.com


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Struktur von Eis und Schnee

http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/chemie/material/lehr/bilder/interaktiv/jmoleis/


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Wasser Olivenöl

flüssig

fest

fest

flüssig


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18g Schnee: 6.1023 Moleküle

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Temperaturabhängigkeit der Dichte von Eis und Wasser

900

920

940

960

980

1000

1020

-20 0 20 40 60 80 100

Temperatur (°C)

D

icht

e (k

g/m

3 )

Temperatur (°C)

0°C fest

0°C flüssig

4°C flüssig

95°C flüssig

Dichte (kg/m3) 916.8 999.8 1000 961.9 Vorgang

anomal anomal normal


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Aufgabe 1:

Wie lassen sich die Dichteänderungen von Eis zu Wasser, sowie von Wasser zwischen 0°C und 4°C bzw. zwischen 4°C und 95°C erklären?

a)  Das Gitter bricht zusammen, Moleküle dringen in die Hohlräume ein.

b, c) Die Molekülverbände werden kleiner, mehr Moleküle in den Hohlräumen.

Die Teilchen bewegen sich schneller und driften auseinander.

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Anomalie des Wassers (Buch S. 118-120)

Im Gegensatz zu den meisten Flüssigkeiten hat Wasser bei 0°C die grössere Dichte als Eis bei 0°C. Flüssiges Wasser zeigt bei 4°C sogar ein Dichtemaximum.

Abb. 34, S. 120 Abb. 36, S. 120


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Auswirkungen der Dichteanomalie in Seen

Herbst und Frühling Winter Sommer

4° C

0 - 4° C

4° C

4 - 15° C

15° C

Stagnation Zirkulation Stagnation

Eis

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Oberflächenspannung des Wassers

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Oberflächenspannung des Wassers im Teilchenmodell

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Ein Molekül im Innern wird allseitig angezogen. Resultierende Kraft: 0

Ein Molekül an der Oberfläche erfährt eine senkrecht nach innen gerichtete Kraft.

Wasser verhält sich, als hätte es eine gespannte, elastische Haut.

Die grosse Oberflächenspannung des Wassers bewirkt, dass

•  Wassertropfen Kugelform annehmen •  flache Gegenstände mit Dichte > 1000 g/l auf dem Wasser schwimmen.

Die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit ist umso grösser, je stärker die Kräfte zwischen den Stoffteilchen

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Bedeutung der Wasserstoffbrücken

Räumliche Struktur von Proteinen und DNA (Abb. 68 S. 380, Abb. 76 S. 385)


Reissfestigkeit von Fasern (z.B. Nylon)

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Wissenscha) Kultur Krea0vität | Bildung 18.02.14 ScW

Links

http://de.wikipedia.org/wiki/Atombindung http://www.seilnacht.com/Lexikon/psepaar.htm http://www.chemie-macht-spass.de/2003-phaenomen-wasser.html http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/chemie/material/lehr/bilder/interaktiv/jmoleis/

7. Zwischenmolekulare Kräfte

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