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Das Bindungsmodell der Chemie
Betrachtet man Verbindungen von Atomen, sogenannte Moleküle, so fällt auf, dass die
Atome oft nur eine ganz bestimmte Anzahl von Bindungen eingehen. So bindet sich
Wasserstoff
meist nur an einem anderen Atom,
während Sauerstoff zwei Bindungen eingehen
kann. Zwei Atome Wasserstoff  binden sich so an einem
Sauerstoffatom und bilden Wasser
.
Es können aber auch zwei Sauerstoffatome eine Kette bilden und je ein Wasserstoffatom
binden. Das nennt man dann Wasserstoffperoxid .
Ausserdem besteht der Sauerstoff, den wir atmen aus Molekülen aus je
zwei Sauerstoffatomen, die sich mit beiden Bindungen aneinanderklammern .
Erklären kann man das mit einem Blick auf die
Valenzschale der Atome. Wasserstoff
ist das leichteste Element überhaupt, es hat nur ein Elektron,
das folglich auch
nur in einer Schale sein kann. Diese erste Schale hat nur ein
S-Orbital, das
genau zwei Elektronen aufnehmen kann. Ein atomares System ist dann besonders
Stabil, wenn es nur vollständig gefüllte Schalen hat. Um stabiler zu werden, muß
Wasserstoff also ein Elektron aufnehmen (dann hat es eine volle Schale) oder ein
Elektron abgeben (dann hat es gar keine Elektronenschale mehr).
Sauerstoff ist ein Atom mit acht Elektronen. Zwei davon befinden sich in der ersten
Schale, die damit gefüllt ist.
Die zweite Schale besteht aus zwei unterschalen, von denen die erste ebenfalls zwei
Elektronen aufnehmen kann.
Von der zweiten Unterschale weiß man, dass sie sechs Elektronen aufnehmen kann.
Rechnen wir nochmal nach: Zwei Elektronen in der ersten Schale und zwei in der ersten
Unterschale der zweiten Schale.
Das ergibt vier Elektronen in den inneren Schalen, von den acht Elektronen bleiben also
noch vier für die äußerste Unterschale übrig.
Da diese Schale sechs Elektronen aufnehmen kann,
ist noch Platz für zwei weitere Elektronen. Um eine volle Schale zu bekommen muss
Sauerstoff also zwei Elektronen aufnehmen.
Wasser ist eine sehr stabile Verbindung. (Deshalb ist die Erde voll davon.) Wir sehen
jetzt, warum das so ist: Die beiden Wasserstoffatome können ihr Elektron an das eine
Sauerstoffatom abgeben, das damit seine dritte Elektronenschale füllen kann.
Der Sauerstoff hat nun zwei überzählige Elektronenladungen,
während den Wasserstoffatomen je eine negative Ladung fehlt.
Der Atomkern von Wasserstoff besteht aus einem einzelnen
Proton. Ein Wasserstoffatom, dem ein
Elektron fehlt ist also ein Proton.
Da die Protonen einfach positiv geladen sind, das Sauerstoffatom nun aber zwei
negative Ladungen zuviel hat, werden die Protonen stark vom Sauerstoff angezogen
und gehen eine feste Bindung ein.
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