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Baustofftechnik 1

Kovalente Bindung

Als nächste Bindungsart stellen wir dir nun die kovalente Bindung vor.

Merke

Hier klicken zum AusklappenDie alternativen Bezeichnungen für diese Bindung sind Atombindung, Elektronenpaarbindung oder homöopolare Bindung

Die kovalente Bindung entsteht zwischen Nichtmetallen, also Elementen, die sich rechts im Periodensystem befinden. Die Bindung wird durch das Bindungspaar gebildet, welches entsteht, wenn beide Bindungspartner ein Elektron zur Bindungsbildung freistellen. 

Wie dies nach der Lewis-Schreibweise aussieht, zeigen wir dir  in der nächsten Abbildung:

Wasser, H2O
Wasser, H2O

 

Beim oben abgebildeten Molekül handelt es sich um $ H_2O $ (Wasser). Wie du siehst, stellen beide Bindungspartner ($ H $ und $ O $) für die kovalente Bindung ein Elektron zur Verfügung. Der Sauerstoff sogar zwei Elektronen für jeweils ein Elektron von Wasserstoff. 

Bestimmt ist dir aufgefallen, dass ein Unterschied zwischen einer Ionenbindung und der obigen kovalenten Bindung existiert.

Bei einer kovalenten Bindung handelt es sich um gerichtete Bindungen, die lediglich in eine Richtung wirken. Es werden keine Ionen zur Ausbildung gebildet. 

Beispiele für kovalent gebundene Stoffe

  • keramische Werkstoffe
  • einige Kunststoffe

Rein kovalente Bindungen und polarisierte Bindungen

Kovalente Bindungen lassen sich in zwei Ausprägungen differenzieren. Auf der einen Seite stehen die rein kovalenten Bindungen und auf der anderen Seite die polarisierten Bindungen

Rein-kovalente Bindung

Rein kovalente Bindungen kennzeichnet, dass die Bindungspartner ausschließlich einer Atomsorte eines Nichtmetalls entsprechen. Beide Atome besitzen demnach eine identische Elektronegativität. 

Beispiele für rein kovalente Bindungen

  • Wasserstoffgas $\rightarrow H_2 $
  • Sauerstoff $\rightarrow O_2 $
  • Chlorgas $\rightarrow Cl_2 $
  • Stickstoff $ \rightarrow N_2 $
  • Diamant $ \rightarrow C $

Polarisierte Bindung

Bei polarisierten Bindungen entstammen die Bindungspartner unterschiedlichen Elementen. Entsprechend ist die Elektronegativiät bei diesen Atomen nicht identisch. Es existiert eine Elektronegativitätsdifferenz

Strukturformel
Strukturformel mit Teilladungen

 

In der obigen Abbildung sehen wir erneut ein Wassermolekül $ H_2O $, dargestellt durch eine Strukturformel. Auf die freien Elektronenpaare am Sauerstoffatom wurde hier verzichtet. Die Elektronegativität des Sauerstoffs beträgt 3,44 und die des Wasserstoffs 2,2. Somit befinden sich die Bindungselektronen näher am Sauerstoff. Hieraus resultieren auch die Teilladungen im Molekül. Diese Partialladungen haben zur Folge, dass die Ladungsschwerpunkte nicht zusammen fallen, weshalb man auch vom Dipolcharakter des Wassers spricht. 

Merke

Hier klicken zum AusklappenDie O-H-Bindung besitzt eine Bindungsstärke von ca. $ 416 \frac{kJ}{mol} $.

Wertigkeit einer kovalenten Bindung

Die Wertigkeit einer Bindung richtet sich nach der Anzahl der Bindungen. So besitzt ein Wassermolekül immer nur Einfachbindungen. Dies liegt daran, dass das Sauerstoffatom immer nur ein Elektron mit dem gleichen Bindungspartner teilen kann. 

Andere Elemente können aber auch Doppel- oder Dreifachbindungen ausbilden. 
In der nächsten Abbildungen siehst die ausgewählte Bindungen mit unterschiedlichen Wertigkeiten: 

Wertigkeit einer Bindung
Wertigkeit einer Bindung

 

In der nächsten Tabelle siehst du eine Übersicht von unterschiedlichen kovalenten Bindungen sowie den zugehörigen Bindungslängen und Bindungsenergien:

Art der kovalenten BindungBindungslänge in $ pm $ (Pikometer)Bindungsenergie $ \frac{kJ}{mol} $
H-H (einfach)74436
Cl-Cl (einfach)199243
N-H (einfach)101391
Br-H (einfach)141366
O=O (doppelt)121498
C=O (doppelt)120708
C $\equiv $C (dreifach)120811
N $\equiv $N (dreifach)110945