2.2.7 Merkpunkte zu Kapitel 2.2: Bindungen

Man kann vier Bindungstypen unterscheiden: Ionische, kovalente, Metall- und Sekundärbindungen.  
Die anziehenden Kräfte der Ionenbindung sind rein elektrostatisch. Das zugehörige Potential ist das Coulomb Potential; wir haben
Uanz(Molekül)  =  – q1 · q2
4p · e0 · r
In einem Kristall muß aber die Wechselwirkung mit allen anderen Ionen berücksichtigt werden, die abwechselnd anziehend oder abstoßend ist. Dies äußert sich in einer um die Madelung Konstante modifierten potentiellen Energie der elektrostatischen Interaktion.  
Uanz(Kristall)  =  – a · q1 · q2
4p · e0 · r
Die abstoßenden Kräfte sind quantenmechanisch und nur näherungsweise durch das nebenstehende Potential Uanziehend = B/rm beschreibbar. Ionische Bndungen sind damit ungerichtet.  
Uabs(Molekül/Kristall)  =   B
r m
Damit ergibt sich ein Gesamtpotential für die ionische Bindung im Kristall mit der Form
Ugesamt(Kristall)  =  B 
r m
 –  a · q1 · q2
4p · e0 · r
Kovalente Bindungen entstehen durch Überlapp teilbesetzter Orbitale. Sie sind damit im Falle von p, l, ... Orbitalen gerichtet.    
Das Bindungspotential (in Bindungsrichtung ) ist durch Lösungen der S.-Gleichung gegeben und wird i.a. mit 4 freien Parametern dargestellt:  
Ukovalent  =  B 
r m
 –  A 
r n
   
Wichtig sind ggf. Hybridorbitale, insbesondere bei den Gruppe IV Elementen (C, Si, Ge, ...) das sp3 Hybridorbital mit Tetraedersymmetrie.  
Die Metallbindung besteht aus einem "Elektronensee" freier Elektronen, die die positiv geladenen Atomrümpfe zusammenhalten.  
Zwei der 4 freien Parameter können durch
Bindungsabstand und Bindungsenergie
substituiert werden
Das Bindungspotential hat 4 freie Parameter wie bei der kovalenten Bindung. Die Bindung ist natürlich ungerichtet.  
Sekundäre Bindungen sind relativ schwach (und ermöglichen damit "das Leben" bei Raumtemperatur). Wichtig sind Dipol-Dipol Bindungen (van der Waals Bindungen) und die Wasserstoffbrückenbindung.  
Die allgemeine Bindung ist möglicherweise eine Mischung aus verschiedenen Bindungstypen - und damit möglicherweise ein bißchen richtungsabhängig, etc.  
Fragebogen
Multiple Choice Fragen zu 2.2

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© H. Föll (MaWi 1 Skript)