1.8. Aufgaben zur Elektronenpaarbindung

1.8. Aufgaben zur Elektronenpaarbindung Aufgabe 1: Elektronenpaarbindung a) Welche anderen Bezeichnungen gibt es für die Elektronenpaarbindung? b) Wie erreichen Nichtmetallatome die Edelgaskonfiguration, wenn sie auf Metallatome treffen? c) Wie erreichen Nichtmetallatome die Edelgaskonfiguration, wenn sie auf andere Nichtmetallatome treffen? d) Warum reicht für die Erklärung der Metall- und Ionenbindung das einfache Schalenmodell aus, während für die Erklärung der Elektronenpaarbindung das rbitalmodell benötigt wird? Aufgabe 2: Wasserstoff a) Durch welche Kräfte werden die beiden Kerne in einem Wasserstoffmolekül zusammengehalten? b) Warum gibt es 2 -Moleküle aber keine 3 -Moleküle und keine einzelnen -Atome in der Natur? c) Was ist der Unterschied zwischen einem Molekülorbital und einem Atomorbital? d) Voll besetzte Atomorbitale (bzw. freie Elektronenpaare) sind sehr viel voluminöser als voll besetzte Molekülorbitale (bzw. gebundene Elektronenpaare). Durch welche Kräfte werden die Elektronen in einem Molekülorbital zusätzlich zusammengezogen? Aufgabe 3: ybridisierung a) Trage in dem nebenstehenden Ausschnitt des SE die Nichtmetalle ein und kennzeichne die Außenelektronen mit unkten und Strichen: b) Wie viele Bindungen können die aufgeführten Atome jeweils ausbilden? c) Was bedeutet der Begriff ybrid bzw. ybridisierung? I IV V VI VII Aufgabe 4: Strukturformeln Entwickle die Strukturformel und die Summenformel für die folgenden Verbindungen: Name Strukturformel Summenformel Name Strukturformel Summenformel Wasserstoff hlorwasserstoff Sauerstoff Schwefeldiwasserstoff Stickstoff hosphortriwasserstoff hlor Iod liziumtetrawasserstoff Kohlenstoffdisauerstoff (Kohlenstoffdioxid) Schwefel S 8 Sauerstoffdifluor hosphor 4 Ethan 2 6 Ethen 2 4 1

Methanol Methanal (ormaldehyd) Blausäure 4 2 N Distickstofftrisauerstoff Aufgabe 5: Mehrfachbindungen a) Warum bilden die Elemente der 8. auptgruppe keine zweiatomigen Moleküle? b) Warum bilden die Elemente der 4. auptgruppe keine zweiatomigen Moleküle? c) Warum bilden die Elemente der 3. eriode keine zweiatomigen Moleküle? Aufgabe 6: Struktur- und Summenformeln Ergänze die Reaktionsgleichungen und formuliere die Strukturformeln und Namen aller beteiligten Stoffe: a) 2 + 2 e) l 2 + 2 i) 2 + 2 b) S 8 + 2 f) 2 + 2 j) N 2 + 2 N 2 3 c) 4 + 2 g) N 2 + 2 k) 4 + 2 4 6 d) + 2 h) + 2 l) + 2 Aufgabe 7: Struktur- und Summenformeln Gib jeweils eine mögliche Strukturformel an a) 4 10 c) 2 2 e) 4 8 g) 4 4 b) 5 10 d) 2 3 f) 2 2 g) 2 7 6 Aufgabe 8: Stöchiometrie 10 g hosphor reagieren mit luor im Überschuss. a) Bestimme die Summenformel sowie die Strukturformel des Reaktionsproduktes und stelle die Reaktionsgleichung auf b) Wie viel Liter luorgas wurden verbraucht und wie viel g Reaktionsprodukt entstehen bei dieser Reaktion? Aufgabe 9: polare Elektronenpaarbindungen Zeichne die Strukturformeln der folgenden Moleküle, gib, wenn möglich, lus- und Minuspol an und ordne mit ilfe der EN-Differenzen nach olarität: a) 2, l 2, 2 b) 2 S, 2 Se, S 2 c) 4, l 4, 2 l 2 d) 3, N 3, N 3 2

1.8. Lösungen zu den Aufgaben zur Elektronenpaarbindung Aufgabe 1: Elektronenpaarbindung a) Die Elektronenpaarbindung heißt auch Atombindung oder kovalente Bindung b) Nichtmetallatome erreichen die Edelgaskonfiguration in Salzen durch Aufnahme der Elektronen, welche von den Metallatomen abgegeben werden. Es kommt dadurch zur Ionenbindung zwischen negativ geladenen Nichtmetallanionen und positiv geladenen Metallkationen. c) Stehen nur andere Nichtmetallatome zur Verfügung, so gleichen sie ihren Elektronenmangel durch gemeinsame Nutzung ihrer Außenelektronen aus. Dabei entstehen Elektronenpaarbindungen durch gemeinsam genutzte Elektronenpaare, welche die positiv geladenen Atomkerne zusammen halten. d) Das rbitalmodell ist (abgesehen von der Deutung des Aufbaus des eriodensystems) notwendig, um die Geometrie der Moleküle zu erklären. Die Elektronenpaare halten sich in Elektronenwolken (rbitalen) auf, die in bestimmten Richtungen weisen und dadurch entsprechende Bindungswinkel zur olge haben. Aufgabe 2: Wasserstoff a) Die negativ geladenen Bindungselektronen halten die positiv geladenen Kerne durch elektrische Anziehung zusammen. b) Ein -Atom mit einem Außenelektron benötigt genau ein weiteres Elektron, um sein halb besetztes 1s-rbital zu vervollständigen und die Konfiguration des eliums zu erreichen. Dementsprechend benötigt es genau einen Bindungspartner mit einem halb besetzten rbital. c) Molekülorbitale entstehen durch Überlagerung zweier halb besetzter Atomorbitale zweier verschiedener Atome entsteht ein voll besetztes Molekülorbital, welches die beiden beteiligten Atome durch Elektronenpaarbindung in einem Molekül zusammen hält. d) Atomorbitale werden durch einen Atomkern, Molekülorbitale aber durch zwei Atomkerne zusammen gehalten. Aufgabe 3: ybridisierung a) siehe rechts b) Um die Edelgaskonfiguration zu erreichen, muss jedes halb besetzte rbital vervollständigt, d.h. jeder unkt zu einem Strich ergänzt werden. c) ybridisierung = Kreuzung zweier Rassen bzw. Neukombination von s- und p- rbitalen zu vier gleichartigen sp 3 -ybridorbitalen Aufgabe 4: Strukturformeln IV V VI VII VIII & N & Ne & & S l Ar Se Br Kr I Xe Rn Name Strukturformel Summenformel Name Strukturformel Summenformel Wasserstoff 2 hlorwasserstoff l l Sauerstoff = 2 Schwefeldiwasserstoff S 2 S Stickstoff N N N 2 hosphortriwasserstoff hlor l l l 2 liziumtetrawasserstoff 3 4 Iod I I I 2 Kohlenstoffdisauerstoff (Kohlenstoffdioxid) == 2 Schwefel (Ring) S 8 Sauerstoffdifluor 2 hosphor 4 Ethan 2 6 3

Ethen 2 4 Methanol 4 Methanal (ormaldehyd) 2 Blausäure N N Distickstofftrisauerstoff N N N 2 3 Aufgabe 5: Mehrfachbindungen a) Edelgase haben vollständig besetzt s- und p-rbitale und bilden daher überhaupt keine Moleküle b) Die Atome der 4. auptgruppe benötigen 4 Bindungspartner, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen. Die tetraedrisch ausgerichteten sp 3 -ybridorbitale können sich aber nicht alle zu einem gemeinsamen artner hinwenden. c) Aufgrund ihres Umfangs stehen die sp 3 -ybridorbitale so weit auseinander, dass sie sich nicht mehr einem gemeinsamen artner zuwenden können. Aufgabe 6: Reaktionsgleichungen a) 2 + 2 luorwasserstoff b) S 8 + 8 2 8 2 S Schwefeldiwasserstoff c) 4 + 6 2 4 3 hosphortriwasserstoff d) + 2 2 2 liziumtetrawasserstoff e) l 2 + 2 2 l hlorfluor f) 2 + 2 2 2 2 Sauerstoffdifluor g) N 2 + 3 2 2 N 3 Stickstofftrifluor h) + 2 2 4 Kohlenstofftetrafluor i) 2 2 + 2 2 2 Sauerstoffdifluor j) 2 N 2 + 3 2 2 N 2 3 Distickstofftrisauerstoff k) 4 + 3 2 4 6 Tetraphosphorhexasauerstoff l) + 2 2 2 Kohlenstoffdisauerstoff Kohlensdtofftetrafluor 4 N N Distickstofftrisauerstoff N 2 3 Kohlenstoffdisauerstoff 2 Sauerstoffdifluor 2 Tetraphosphorhexasauerstoff 4 6 Aufgabe 7: Struktur- und Summenformeln a) 4 10 c) 2 2 e) 4 8 g) 4 4 f) 2 2 b) 5 10 d) 2 3 h) 2 7 6 Aufgabe 8: Stöchiometrie a) 4 + 6 2 4 3 hosphortrifluor b) 10 g 4 + 10,8 l 2 28,4 g 3 4

5 Aufgabe 9: polare Elektronenpaarbindungen a) l l b) S S Se c) l l l l l l d) N N