Einführung in die Allgemeine und die Anorganische Chemie: Die kovalente Bindung

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Bisher wurde die Ionenbindung behandelt. Hier gibt ein Reaktionspartner ein oder mehrere Elektronen an den anderen Reaktionspartner ab - der Elektronegativere Partner nimmt das Elektron auf. Hierbei entstehen meist 2 Ionen, ein Anion, das negativ geladen ist und ein Kation, das positiv geladen ist.

Bei der kovalenten Bindung ist dies anders. Hier teilen sich ein oder mehrere Reaktionspartner ein oder mehrere Elektronen. Voraussetzung ist dass die Elektronegativitätsdifferenz nicht zu groß ist.

Hier gibt es 2 Möglichkeiten:

a) Die Elektronegativitäten der beiden Bindungspartner sind identisch wie bei Molekülen, die aus den gleichen Atomen bestehen (H₂, O₂, N₂, F₂, Cl₂ und so weiter), oder z.B. PH₃. Dies ist eine homopolare oder kovalente Bindung, die Elektronen sind symmetrisch zwischen den beiden Bindungspartnern angeordnet.

b) Die Elektronegativitäten der beiden Bindungspartner sind nahe benachbart, wie z.B. beim Chlorwasserstoff H-CL, Wasserstoff hat eine Elektronegativität von 2,1, Chlor von 3,0. In solchen Fällen wird das gemeinsame Elektronenpaar asymmetrisch näher zum Cl-Atom verschoben, d.h. hier liegt eine polarisierte Bindung vor, bei der die gemeinsamen Elektronen zum elektronegativeren Partner verschoben sind.

Einfachstes Beispiel sind die Gase (außer Edelgase) wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Fluor usw.. Wieder sind alle Atome bestrebt auf ihrer äußeren Schale den Edelgaszustand zu erreichen. Dies ist oft durch Bildung von Molekülen zu erreichen. Man erkennt dies durch Atomsymbol₂:

Ein einzelnes Wasserstoffatom würde auf seiner äußeren Schale (eine weitere besitzt es auch nicht) 1 Elektron haben. H₂ ist $H-H$; Der Strich zwischen den beiden H-Atomen bedeutet ein gemeinsames Elektronenpaar der beiden Wasserstoffatome. Sie haben beide also eine Einfachbindung. Dadurch ist bei beiden Atomen durch die gemeinsame Bindung die erste Schale besetzt. -> Elektronenkonfiguration des Heliums.

O₂ ist $O=O$; Hier sind 2 Striche zwischen den Sauerstoffatomen. Dies bedeutet eine Doppelbindung zwischen den beiden Sauerstoffatomen. Beide Atome steuern je 2 Elektronen für die Doppelbindung bei, teilen sich also insgesamt 4 Elektronen. Ein Sauerstoffatom besitzt auf der äußeren Schale ungebunden 6 Außenelektronen. Dies bedeutet, dass jedes der beiden Sauerstoffatome (mit den verbliebenen 4 Elektronen) durch die gemeinsame Bindung insgesamt 8 Elektronen für seine äußere Schale zur Verfügung hat, um den Elektronenzustand des Neons (8 Elektronen auf der äußeren Schale) zu erreichen.

Beim N₂ NΞN hat man es mit einer Dreifachbindung zu tun. Beim ungebundenen Stickstoff befinden sich auf der äußeren Schale 5 Elektronen - 8 werden benötigt um den Elektronenzustand des Neons zu erreichen. Dies bedeutet, dass noch 3 Elektronen benötigt werden, die man durch die Dreifachbindung erhält.

Die Eigenschaften von unpolaren Verbindungen sind:

- Keine elektrische Leitfähigkeit,

- zumeist niedriger Schmelz- und Siedepunkt sowie

- gute Löslichkeit in unpolaren Lösungsmitteln, z.B. Benzol, Cyclohexan