Chemie: Bindungstypen und Elektronegativität am Beispiel der 3. Periode

Reaktion von Natrium mit Chlor

• Reaktionsgleichung: Die chemische Umsetzung von Natrium mit Chlor wird durch folgende Gleichung beschrieben: $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$.

• Vorgänge auf Teilchenebene:     - Während der Reaktion treffen Natriumatome auf Chlormoleküle.     - Die Chlormoleküle ($Cl_2$) werden im ersten Schritt gespalten, sodass einzelne Chloratome vorliegen.     - Die Natriumatome geben ihre Valenzelektren (Außenelektronen) an die Chloratome ab.

• Entstehung von Ionen:     - Durch die Abgabe eines Elektrons entstehen positiv geladene Natriumkationen ($Na^+$).     - Durch die Aufnahme eines Elektrons entstehen negativ geladene Chloridanionen ($Cl^-$).

• Bindungstyp: Bei der Verbindung Natriumchlorid handelt es sich um eine Ionenbindung.

Chlorverbindungen der Elemente der dritten Periode

Im Folgenden wird der Zusammenhang zwischen der Summenformel, dem Bindungstyp und der Elektronegativitätsdifferenz ($\Delta EN$) für die Chlorverbindungen der Elemente der dritten Periode dargestellt:

• Natriumchlorid:     - Formel: $NaCl$     - Bindungstyp: Ionenbindung     - $\Delta EN$: $2,3$

• Magnesiumchlorid:     - Formel: $MgCl_2$     - Bindungstyp: Ionenbindung     - $\Delta EN$: $1,9$

• Aluminiumchlorid:     - Formel: $AlCl_3$     - Bindungstyp: Ionenbindung     - $\Delta EN$: $1,6$

• Siliciumchlorid (Siliciumtetrachlorid):     - Formel: $SiCl_4$     - Bindungstyp: Atombindung     - $\Delta EN$: $1,3$

• Phosphortrichlorid:     - Formel: $PCl_3$     - Bindungstyp: Atombindung     - $\Delta EN$: $1,0$

• Schwefeldichlorid:     - Formel: $SCl_2$     - Bindungstyp: Atombindung     - $\Delta EN$: $0,6$

• Chlor:     - Formel: $Cl_2$     - Bindungstyp: Atombindung     - $\Delta EN$: $0$

Reaktion von Phosphor mit Chlor

• Reaktionsgleichung: Phosphor reagiert mit Chlor zu Phosphortrichlorid gemäß der Gleichung: $2P + 3Cl_2 \rightarrow 2PCl_3$.

• Vorgänge auf Teilchenebene:     - Im Verlauf der chemischen Reaktion treffen Phosphoratome auf Chloratome.     - Jedes Phosphoratom geht dabei mit jeweils drei Chloratomen eine Bindung ein.     - Diese Bindung resultiert aus der Ausbildung gemeinsamer Elektronenpaare (Elektronenpaarbindung).

• Bindungstyp: Phosphortrichlorid ($PCl_3$) ist eine Verbindung mit dem Bindungstyp Atombindung.

Zusammenhang zwischen Bindungstyp und Elektronegativität

• Charakterisierung der Ionenbindung: Verbindungen mit einer Ionenbindung zeichnen sich durch eine hohe Elektronegativitätsdifferenz ($\Delta EN$) aus.

• Schwellenwert für Ionenbindungen: Ab einer Elektronegativitätsdifferenz von $\Delta EN \geq 1,9$ liegt eindeutig eine Verbindung mit Ionenbindung vor.

• Unpolare Atombindung:     - Ist die Elektronegativitätsdifferenz ($\Delta EN$) nur sehr gering, ist die Polarität der Bindung in der Praxis nicht vorhanden.     - Bei einem Wert im Bereich von 0 < \Delta EN \leq 0,5 spricht man von einer praktisch unpolaren Atombindung.

• Räumliche Struktur: Der Bindungstyp und die Elektronegativität beeinflussen maßgeblich die räumliche Struktur der entstehenden Verbindungen.

Der Bindungstyp und die Elektronegativität beeinflussen maßgeblich die räumliche Struktur der entstehenden Verbindungen. Beispiele hierfür sind:

• Wassermolekül (H₂O): Das Molekül hat eine gewinkelte Struktur mit einem Bindungswinkel von etwa 104,5°, aufgrund der Elektronenpaarabstoßung zwischen den zwei Wasserstoffatomen und den zwei freien Elektronenpaaren des Sauerstoffs.

• Phosphortrichlorid (PCl₃): Dieses Molekül hat eine trigonal-pyramidale Struktur, da das Phosphoratom mit drei Chloratomen durch Elektronenpaarbindungen verbunden ist und ein freies Elektronenpaar hat, das die Struktur beeinflusst.