EIGENSCHAFTEN KOVALENTER VERBINDUNGEN (MIT BEISPIELEN) - CHEMIE - 2025

Die Eigenschaften kovalenter Verbindungen beruhen auf vielen Faktoren, die im Wesentlichen von molekularen Strukturen abhängen. Zunächst muss sich die kovalente Bindung mit Ihren Atomen verbinden, und es dürfen keine elektrischen Ladungen vorhanden sein. Andernfalls würde man von ionischen oder Koordinationsverbindungen sprechen.

In der Natur gibt es zu viele Ausnahmen, bei denen die Trennlinie zwischen den drei Arten von Verbindungen verschwimmt; insbesondere bei der Betrachtung von Makromolekülen, die sowohl kovalente als auch ionische Regionen beherbergen können. Im Allgemeinen bilden kovalente Verbindungen jedoch einfache, individuelle Einheiten oder Moleküle.

Küste eines Strandes, eines der unendlichen Beispiele für Quellen kovalenter und ionischer Verbindungen. Quelle: Pexels.

Die Gase, aus denen die Atmosphäre besteht, und die Brise, die die Strandküste trifft, sind nichts anderes als mehrere Moleküle, die eine konstante Zusammensetzung respektieren. Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid sind diskrete Moleküle mit kovalenten Bindungen und eng mit dem Leben des Planeten verbunden.

Auf der marinen Seite ist das Wassermolekül OHO der Inbegriff einer kovalenten Verbindung. An der Küste ist es über dem Sand zu sehen, der eine komplexe Mischung aus erodierten Siliziumoxiden darstellt. Wasser ist bei Raumtemperatur flüssig, und diese Eigenschaft ist wichtig, um andere Verbindungen zu berücksichtigen.

Kovalente Bindung

In der Einleitung wurde erwähnt, dass die genannten Gase kovalente Bindungen aufweisen. Wenn Sie sich ihre molekularen Strukturen ansehen, werden Sie sehen, dass ihre Bindungen doppelt und dreifach sind: O = O, N≡N und O = C = O. Im Gegensatz dazu haben andere Gase Einfachbindungen: HH, Cl-Cl, FF und CH ₄ (vier CH-Bindungen mit tetraedrischer Geometrie).

Ein Merkmal dieser Bindungen und folglich kovalenter Verbindungen ist, dass sie Richtungskräfte sind; es geht von einem Atom zum anderen und seine Elektronen sind lokalisiert, sofern keine Resonanz vorliegt. Während in ionischen Verbindungen die Wechselwirkungen zwischen zwei Ionen ungerichtet sind: Sie ziehen andere benachbarte Ionen an und stoßen sie ab.

Dies impliziert unmittelbare Konsequenzen für die Eigenschaften kovalenter Verbindungen. In Bezug auf seine Bindungen ist es jedoch möglich, zu bestätigen, dass eine Verbindung mit Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindungen kovalent ist, solange keine Ionenladungen vorhanden sind. und noch mehr, wenn es sich um kettenartige Strukturen handelt, die in Kohlenwasserstoffen und Polymeren zu finden sind.

Einige kovalente Verbindungen verbinden sich zu Mehrfachbindungen, als wären sie Ketten. Quelle: Pexels.

Wenn in diesen Ketten keine ionischen Ladungen vorhanden sind, wie im Teflonpolymer, handelt es sich um reine kovalente Verbindungen (im chemischen und nicht im zusammensetzenden Sinne).

Molekulare Unabhängigkeit

Da kovalente Bindungen Richtungskräfte sind, definieren sie immer eine diskrete Struktur und keine dreidimensionale Anordnung (wie dies bei Kristallstrukturen und Gittern der Fall ist). Von kovalenten Verbindungen können kleine, mittlere, ringförmige, kubische Moleküle oder andere Strukturen erwartet werden.

Kleine Moleküle umfassen beispielsweise Gase, Wasser und andere Verbindungen wie: I ₂ , Br ₂ , P ₄ , S ₈ (mit einer kronenartigen Struktur), As ₂ und Siliciumpolymere und Kohlenstoff.

Jeder von ihnen hat seine eigene Struktur, unabhängig von den Verbindungen seiner Nachbarn. Um dies zu betonen, betrachten Sie das Allotrop von Kohlenstoff, Fulleren, C ₆₀ :

Fullerene, eines der interessantesten Allotrope der Kohle. Quelle: Pixabay.

Beachten Sie, dass es wie ein Fußball geformt ist. Obwohl die Kugeln miteinander interagieren können, sind es ihre kovalenten Bindungen, die diese symbolische Struktur definiert haben. Das heißt, es gibt kein verschmolzenes Netzwerk kristalliner Kugeln, sondern separate (oder verdichtete).

Moleküle im wirklichen Leben sind jedoch nicht allein: Sie interagieren miteinander, um ein sichtbares Gas, eine Flüssigkeit oder einen Feststoff zu bilden.

Intermolekularen Kräfte

Die intermolekularen Kräfte, die einzelne Moleküle zusammenhalten, hängen stark von ihrer Struktur ab.

Unpolare kovalente Verbindungen (wie Gase) interagieren durch bestimmte Arten von Kräften (Dispersion oder London), während polare kovalente Verbindungen (wie Wasser) durch andere Arten von Kräften (Dipol-Dipol) interagieren. Alle diese Wechselwirkungen haben eines gemeinsam: Sie sind gerichtet, genau wie kovalente Bindungen.

Beispielsweise interagieren Wassermoleküle über Wasserstoffbrücken, eine spezielle Art von Dipol-Dipol-Kräften. Sie sind so positioniert, dass die Wasserstoffatome auf das Sauerstoffatom eines benachbarten Moleküls zeigen: H ₂ O - H ₂ O. Daher weisen diese Wechselwirkungen eine bestimmte Richtung im Raum auf.

Da die intermolekularen Kräfte kovalenter Verbindungen rein gerichtet sind, bedeutet dies, dass ihre Moleküle nicht so effizient wie ionische Verbindungen verschmelzen können. und das Ergebnis sind Siede- und Schmelzpunkte, die dazu neigen, niedrig zu sein (T <300 ° C).

Folglich sind die kovalenten Verbindungen bei Raumtemperatur üblicherweise gasförmige, flüssige oder weiche Feststoffe, da sich ihre Bindungen drehen können, was den Molekülen Flexibilität verleiht.

Löslichkeit

Die Löslichkeit der kovalenten Verbindungen hängt von der Affinität zwischen gelöstem Stoff und Lösungsmittel ab. Wenn sie unpolar sind, sind sie in unpolaren Lösungsmitteln wie Dichlormethan, Chloroform, Toluol und Tetrahydrofuran (THF) löslich; Wenn sie polar sind, sind sie in polaren Lösungsmitteln wie Alkoholen, Wasser, Eisessig, Ammoniak usw. löslich.

Über diese Affinität zwischen gelöstem Stoff und Lösungsmittel hinaus gibt es jedoch in beiden Fällen eine Konstante: Kovalente Moleküle brechen (mit bestimmten Ausnahmen) ihre Bindungen nicht und zerfallen ihre Atome nicht. Salze zerstören beispielsweise beim Auflösen ihre chemische Identität und lösen ihre Ionen getrennt.

Leitfähigkeit

Da sie neutral sind, bieten sie kein adäquates Medium für die Migration von Elektronen und sind daher schlechte elektrische Leiter. Einige kovalente Verbindungen wie Halogenwasserstoffe (HF, HCl, HBr, HI) dissoziieren jedoch ihre Bindung unter Bildung von Ionen (H ⁺ : F ^- , Cl ^- , Br ^- …) und werden zu Säuren (Hydraciden).

Sie sind auch schlechte Wärmeleiter. Dies liegt daran, dass ihre intermolekularen Kräfte und die Schwingungen ihrer Bindungen einen Teil der zugeführten Wärme absorbieren, bevor ihre Moleküle an Energie zunehmen.

Kristalle

Kovalente Verbindungen können, solange ihre intermolekularen Kräfte dies zulassen, so angeordnet werden, dass ein Strukturmuster entsteht. und somit ein kovalenter Kristall ohne ionische Ladungen. Anstelle eines Ionennetzwerks gibt es also ein Netzwerk von Molekülen oder Atomen, die kovalent verbunden sind.

Beispiele für diese Kristalle sind: Zucker im Allgemeinen, Jod, DNA, Siliciumdioxidoxide, Diamanten, Salicylsäure unter anderem. Mit Ausnahme von Diamant haben diese kovalenten Kristalle Schmelzpunkte, die viel niedriger sind als die von ionischen Kristallen; das heißt, die anorganischen und organischen Salze.

Diese Kristalle widersprechen der Eigenschaft, dass kovalente Feststoffe dazu neigen, weich zu sein.

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