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Baustofftechnik 1 - Bindungsarten

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Baustofftechnik 1

Bindungsarten

Die Grundbausteine von Baustoffen sind je nach Art und Eigenschaft unterschiedlich aneinander gebunden. Die Bindungsart eines Baustoffs hat Einfluss auf dessen:

  • Festigkeit
  • Elastizitätsmodul
  • plastische Verformbarkeit
  • Temperaturdehnung
  • elektrische Leitfähigkeit
  • Wärmeleitfähigkeit
  • Siede- und Schmelzpunkt
Bruch infolge einer Beanspruchung
Bruch infolge einer Beanspruchung

Um die Art der Bindung der Grundbausteine eines Baustoffs zu bestimmen, kann man sich an folgenden Grundregeln orientieren:

  • Die Bindungsart zwischen Atomen bestimmt sich durch den Füllgrad der äußeren Elektronenschale (Valenzschale).
  • Atombindungen entstehen aus dem Bestreben die potentielle Energie zu verringern, indem Elektronen aufgenommen, abgegeben oder ob Elektronenpaare gebildet werden.  
  • "Ziel" einer jeden Atombindung ist die Erreichung der Edelgaskonfiguration der Elektronenhüllen. Dieser Zustand ist erreicht, wenn die äußere Elektronenschale gefüllt ist.

In den nachfolgenden Kurstexten stellen wir die einzelnen Bindungsarten einzeln vor.

Wir unterscheiden starke Bindungen und schwache Bindungen:

Starke (primäre) Bindungen sind

  • Atombindungen, kovalente Bindungen
  • koordinative Bindungen
  • Metallbindungen
  • Ionenbindungen

Merke

Hier klicken zum AusklappenDie Bindungsstärke für starke Bindungen liegt im Bereich zwischen $ 100 - 500 \frac{kJ}{mol} $.

Schwache (sekundäre) Bindungen sind

  • Wasserstoffbrückenbindungen
  • Van-der-Waals-Bindungen

Merke

Hier klicken zum AusklappenDie Bindungsstärke für schwache Bindungen liegt im Bereich zwischen $ < 100 \frac{kJ}{mol} $.

Grundsätzlich liegt der Unterschied aller Bindungsarten zueinander in der Bindungsstärke, welche in $ \frac{kJ}{mol} $ angegeben wird.

Somit handelt es sich bei der Bindungsstärke eindeutig um eine energetische Größe, daher auch die alternative Bezeichnung Bindungsenergie. Ein weiteres charakteristisches Merkmal zur Unterscheidung der Bindungsarten ist die Bindungslänge. Diese beschreibt den Abstand der Atomkerne der Bindungspartner. Die Maßeinheit der Bindungslänge sind $ nm $ oder $ pm $.

Merke

Hier klicken zum AusklappenWir gehen bei der Betrachtung der einzelnen Bindungsarten immer von Idealtypen aus. Denn grundsätzlich entstehen die Bindungen, um einen energetisch günstigen Zustand zu erreichen.  Stichwort: Edelgaskonfiguration.

Das Auflösen (Brechen) einer chemischen Bindung sowie deren Neubildung wird auch als chemische Reaktion bezeichnet.