Chemische Bindung CH - PS-Chemieunterricht.de

5. Durch welche Kräfte werden die Atome im Heptan
zusammengehalten?
Einführung Chemische Bindung – Elektronenpaarbindung
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Anleitung:
• Lehrervortrag:
Durch die qualitative Analyse von Heptan haben wir bereits herausgefunden,
dass Heptan eine Verbindung aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen ist. In
den folgenden Unterrichtsstunden wollen wir uns damit beschäftigen, durch
welche Kräfte die Atome im Heptan zusammengehalten werden – d.h. mit der
Chemischen Bindung.
Kohlenstoff- und Wasserstoffatome haben wie alle anderen Elemente – außer
den Edelgasen – das Bestreben mit gleichen oder verschiedenen Atomen
chemische Bindungen einzugehen.
Edelgase sind die einzigen Elemente, die bei Raumtemperatur chemisch
ungebunden – als Einzelatome – vorliegen. Die Atome aller anderen Elemente
haben das Bestreben durch chemische Bindung einen edelgasähnlichen Zustand
zu erreichen, d.h. ein voll besetztes äußeres Energieniveau.
Aufgrund der Einteilung aller Elemente in Metalle und Nichtmetalle ergeben
drei verschiedene Bindungarten:
• Metallatome verbinden sich mit Metallatomen,
• Nichtmetall- mit Nichtmetallatomen und
• Metallatome mit Nichtmetallatomen;
Chemische Bindung
CH
Nur Edelgase als Einzelatome alle anderen Atome streben ein vollbesetztes
äußeres Energieniveau an;
(Oktettregel, Edelgasregel)
3 Bindungsarten (abhängig von der Art der Atome):
• Ionenbindung (zwischen M+NM)
• Elektronenpaarbindung (zwischen NM+NM)
• Metallbindung (zwischen M+M)
PSE: I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII.
B
M
wenig
Außen-e -
NM
viele
Außen-e -
At

Da organische Stoffe aus Nichtmetallatomen bestehen, werden wir uns jetzt
näher mit der Elektronenpaarbindung beschäftigen.
Zur Vereinfachung beschäftigen wir uns nun zu Beginn mit der einfachsten
Verbindung aus Nichtmetallatomen dem Wasserstoff H 2 ,auch wenn diese nicht
zu den organischen Verbindungen zählt.
• Partnerarbeit: Ideen zur Elektronenpaarbindung entwickeln
Arbeitsauftrag:
Ihr bekommt zwei Folienschnipsel mit modellhaft (Kugelwolkenmodell)
dargestellten Wasserstoffatomen. Wie könnt Ihr Euch die Bindung zwischen den
beiden Atomen vorstellen. Probiert aus! Bereitet Euch auf eine kurze
Darstellung Eurer Ergebnisse mit Hilfe des OHPs vor.
Präsentation:
Verschiedene Lösungsmöglichkeiten werden am OHP vorgestellt, verglichen
und diskutiert.
Beispiele:
Ergebnissicherung an der Tafel:
H + H H H

• Aufstellen von Strukturformeln:
Fahrplan: Symbole aufschreiben, Außenelektronen in der Lewis-
Schreibweise einzeichnen, bindende Elektronenpaare einzeichnen,
Edelgasregel/Oktettregel überprüfen;
Arbeitsauftrag: Wie könnten die Strukturformeln für die Summen-bzw.
Molekülformeln O 2 und N 2 aussehen? EA/PA , Ergebnisse an die
Tafelschreiben lassen und diskutieren;
Begriffe:
Elekronenpaarbindung, Molekül, edelgasähnlicher Zustand,
Einfachbindung, Doppelbindung, Dreifachbindung, Summen- bzw.
Molekülformel, Strukturformel;
• Ergebnissicherung: Karteikarte u.Lückentext zum Thema:
Elekronenpaarbindung
Elektronenpaarbindung
CH
.......... zwischen NM und NM
Aus zwei einfach besetzten Elektronenwolken bildet sich durch Überlappung/Überschneidung
eine doppelt besetzte Elektronenwolke, die im
Anziehungsbereich beider Kerne steht.
Durch die gemeinsame Nutzung der Elektronen der bindenden Elektronenpaare erreichen
die Atome Edelgaszustand (Ziel: Erfüllung der Oktettregel/Edelgasregel).
möglich: Einfach- , Doppeloder
Dreifachbindung;
H H N N
Beispiele:
Eigenschaften von Molekülen:
• oft flüssig oder gasf. (geringe zwischenmolekulare Anz.kräfte)
• niedrige Siede- u. Schmelztemperaturen ( s.o.)
• Nichtleiter (keine frei beweglichen Ladungen)
O
O
• Gruppenarbeit zum Thema Strukturformeln zeichnen (AB):
Je nach Anzahl der vorhandenen Molekülbaukästen PA oder KG:
Bearbeitung des Arbeitsblattes – Präsentation nach Zufallsauswahl an der
Tafel; Wichtig: Verbalisieren, wie man von der Summen- zur
Strukturformel kommt und die Edelgasregel überprüft;

• Lehrerimpuls: Was fällt Euch bei den Verbindungen bei e) bis h) auf?
‣ ... sie bestehen nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff
‣ ... sie haben ähnliche Strukturformeln
‣ ... Kette der Kohlenstoffatome verlängert sich jeweils um 1
Kohlenstoffatom, es kommen immer 2 Wasserstoffatome hinzu
‣ L. : ... es handelt sich um (die einfachsten) organischen Verbindungen
‣ ... sie sind verwandt mit Heptan und Oktan, welche im Benzin
vorkommen.
• Karteikarte zum Thema „Alkane – Verwendung und Eigenschaften“
Alkane und ihre Eigenschaften
CH
Methan CH 4 g Kochen/Heizen
Ethan C 2 H 6 g
Propan C 3 H 8 g Campinggas/Feuerzeuggas
Butan C 4 H 10 g Campinggas/Feuerzeuggas
Pentan C 5 H 12 l
Hexan C 6 H 14 l
Heptan C 7 H 16 l Benzinbestandteil
Oktan C 8 H 18 l Benzinbestandteil
Nonan C 9 H 20 l
Dekan C 10 H 22 l in Motoröl vorhanden
... ... .. ...
Hexadekan C 16 H 34 l „Paraffine“
Heptadekan C 17 H 36 s „Paraffine“
• brennbar
• Russbildung
steigt mit
Anz. C
• alle:wasserunlöslich
und
benzinlöslich
• Dichte steigt
mit Anz.C
aber

• Ergebnissicherung: Karteikarte und Lückentext zur polaren
Elektronenpaarbindung
Polare Elektronenpaarbindung
... zwischen NM- Atomen mit unterschiedlicher Elektronegativität (EN)
CH
EN : Anziehungskraft eines Atomkernes auf seine Außen- und Bindungselektronen (abh. vom Atomradius und
der Kernladungszahl)
Beispiel:
EN (O) = 3,5
EN (H) = 2,1
Differenz:1,4
Durch die Verschiebung der Bindungselektronen zum elektronegativeren Bindungspartner
bilden sich Teil- oder Partialladungen.
• ... lässt sich eindeutig ein partial-positiv geladenes Ende von einem partial-negativ
geladenen Ende im Molekül unterscheiden = Dipol
Beispiel: H 2 0 (polares Molekül s.o.)
• fallen aufgrund des Molekülbaues die Ladungsschwerpunkte der positiven und
negativen Partialladungen zusammen, handelt es sich trotz polarer
Elektronenpaarbindungen um eine unpolares Molekül: Bespiel: CO 2
• Arbeitsteilige Gruppenarbeit zum Thema:
“Dipolmolekül – ja oder nein?“
z.B.
Gruppenarbeit zum Thema:
Dipolmoleküle- ja oder nein?
Gruppe I:
Beantwortet die Frage für
folgende Moleküle:
Gruppenarbeit zum Thema:
Dipolmoleküle- ja oder nein?
Gruppe I:
Beantwortet die Frage für
folgende Moleküle:
H 2 Te (Tellurwasserstoff)
NF 3 (Stickstofffluorid)
CF 4 (Tetrafluormethan)
Bereitet Euch auf einen
Kurzvortrag an der Tafel vor,
indem Ihr gut begründet Eure
Ergebnisse darlegt!
(Zufallsauswahl kurz vor dem
Vortrag)
HI (Iodwasserstoff)
OF 2 (Sauerstofffluorid)
CS 2 (Schwefelkohlenstoff)
Bereitet Euch auf einen
Kurzvortrag an der Tafel vor,
indem Ihr gut begründet Eure
Ergebnisse darlegt!
(Zufallsauswahl kurz vor dem
Vortrag)

Ablauf:
Jeweils 2 Gruppen mit der gleichen Aufgabenstellung spielen gegeneinander,
Während ein zufällig ausgewählter Schüler einer Arbeitsgruppe an der Tafel
das Ergebnis seiner Gruppe der ersten Aufgabe vorstellt, wartet ein zufällig
ausgewählter Schüler der anderen Gruppe vor der Tür.
Verdeckmechanismus der Tafel nutzen, damit der nachfolgende Schüler
nicht die Aufzeichnungen seines Vorgängers sehen kann. Nach den beiden
Vorträgen geben die restlichen Schüler ein Feedback zur Richtigkeit und
Verständlichkeit des Vortrages. Der Schüler mit dem besseren Ergebnis
erzielt für seine Gruppe einen Punkt.
Der Vortrag soll in folgender Weise strukturiert sein:
• Strukturformel zeichnen
• EN an die Elementsymbole schreiben
• Bindungen ggf. polarisiert als Dreiecke einzeichnen
• Partialladungen einzeichnen
• Abschließende Betrachtung der Molekülstruktur und Entscheidung
Dipol ja oder nein!