2.2.6 Gemischte Bindungen und allgemeine Eigenschaften

Ionenbindung, kovalente Bindung und Metallbindung in der behandelten Art sind Idealisierungen, Extremformen der realen Bindungen. Es gibt zwar viele Moleküle und Festkörper, in denen diese Bindungen weitgehend in Reinkultur vorliegen, im allgemeinen Fall jedoch sind Bindungen gemischt. Beispiele dafür:

Mischung von Metallbindung und kovalenter Bindung.

Bei Metallen kann trotz Metallbindung noch eine kovalente Komponente vorliegen, damit kommen bei der Anordnung der Atome zu einem Festkörper gerichtete Kräfte ins Spiel - z.B. beim Eisen (Fe); das hat Konsequenzen für die resultierende Kristallstruktur.

Mischung von Metall- und Ionenbindung.

Bei Metallen die aus zwei Atomsorten bestehen (man nannt das Legierungen oder intermetallische Verbindungen) treten in der Regel ionische Bindungskomponenten auf, insbesondere wenn sich die Metalle in ihrere Elektronegativität stark unterscheiden. Denn dann wird ein gewisser Elektronentransfer zum elektronegativeren Element erfolgen; die Atome unterscheiden sich dann in ihrem Ladungszustand.

So haben beispielswiese Al - Li Legierungen eine starke ionische Komponente (Elektronegativität Al oder Li = 1,5 bzw. = 1,0; während Al - V Legierungen nur metallische Bindungen aufweisen (Elektronegativität von V = 1,5 wie Al)

Mischung von kovalenter und ionischer Bindung.

Nichtmetalle, z.B. Oxide wie SiO₂, oder Halbleiter und Halbmetalle wie GaAs oder SnO₂, besitzen kovalente und ionische Anteile. Wiederum wächst der ionische Anteil mit der Differenz der Elektronegativitätswerte.

Der kovalente Anteil Ko läßt sich mit Hilfe der folgenden Faustformel abschätzen

Ko	=	exp – 0,25 · (DX)²

Dabei ist DX die Differenz der Elektronegativitätswerte.

Als Beispiel bestimmen wir den kovalenten Bindungsanteil im Quarz (SiO₂). Die Elektronegativitätswerte von Si und O sind ca. 1,8 bzw. 3,5. Damit ergibt sich nach obiger Gleichung

Ko	=	exp – 0,25 · (3,5 - 1,8)² = 0,486

Damit hat etwa die "Hälfte" der Bindung kovalenten Charakter. Die Konsequenz ist, daß die Richtungsabhängigkeit der kovalenten Bindung im SiO₂ die Kristallstruktur bestimmt.