Chemische Bindungsenergie

Die chemische Bindungsenergie ist die Menge an Energie, die umgewandelt werden muss, um eine kovalente Bindung zweier Teilchen vollständig zu lösen.

Grundlagen

Kovalente Bindung

Die kovalente Bindung (auch Elektronenpaarbindung oder Atombindung) sorgt dafür, dass Atome zusammenhalten. Auf diese Weise können sich große Moleküle bilden.

Um die optimale Menge an Energie zu besitzen, braucht jedes Atom 8 Außenelektronen. Das wird auch Oktettregel (lat. octo = acht) genannt.

Treffen zwei Atome aufeinander, denen dazu noch Elektronen fehlen, teilen sie einfach: Jeder gibt gleich viele Elektronen in die Bindung.

Die Atome bleiben jetzt dicht beisammen. Nur so können sie alle Elektronen nutzen.

Zusammenhang mit Energie

Es gibt nur zwei Möglichkeiten, die Atome einer kovalenten Bindung vollständig zu trennen:

• Mehr Elektronen zuführen

  \rightarrow$\rightarrow$ Brauchen Bindungspartner nicht mehr

• Kinetische Energie der Elektronen erhöhen

  \rightarrow$\rightarrow$ (Bindungs-)Elektronen bewegen sich stärker

  \rightarrow$\rightarrow$ Atome können Elektronen nicht mehr mittig zwischen sich halten

  \rightarrow$\rightarrow$ Atome reißen auseinander

Chemische Bindungsenergie

Die Atome einer kovalenten Bindung beginnen sich zu trennen, wenn gilt:

Kinetische Energie der Elektronen = Energie der kovalenten Bindung.

Deswegen wird die nötige Energiemenge "chemische Bindungsenergie" genannt.

Unterschied zur "chemischen Energie"

Die chemische Energie ist ein Begriff, der in der Physik eigentlich nicht existiert.

Sie ist ein Sammelbegriff für alle Energien im Inneren eines Stoffs:

• Kinetische Energie der Elektronen
• Kinetische Energie der Teilchen
• Potentielle Energie durch Wechselwirkungen im Kern
• Potentielle Energie durch Wechselwirkungen der Elektronen

Du solltest die chemische Energie also nicht mit der chemischen Bindungsenergie verwechseln!

Beispiel

Lea und Jan sollen die Bindungsenergie von Stickstoff und Chlor untersuchen.

• Stickstoff teilt sich drei Elektronenpaare:

  \small\mid {\large\textsf{N}} \col[1]{\large\equiv} {\large\textsf{N}} ~ \small\mid$\small\mid {\large\textsf{N}} \col[1]{\large\equiv} {\large\textsf{N}} ~ \small\mid$

• Chlor teilt sich ein Elektronenpaar:

  \small\mid \overset{\large-}{\underset{\large-}{\large\text{Cl}}} \col[1]{\large-} ~ \overset{\large-}{\underset{\large-}{\large\text{Cl}}} \small\mid$\small\mid \overset{\large-}{\underset{\large-}{\large\text{Cl}}} \col[1]{\large-} ~ \overset{\large-}{\underset{\large-}{\large\text{Cl}}} \small\mid$

Jan und Lea erhöhen die Temperatur, um die Bewegung der Elektronen zu verstärken.

Begründe, warum Lea den Stickstoff stärker erhitzen muss, als Jan das Chlor.

Lösung

Jan und Lea erhöhen mit der Temperatur die kinetische Energie der Elektronen. Wenn diese so hoch wie die Bindungsenergie ist, reißen die Atome auseinander.

• Chlor brauchte geringere Temperaturänderung

  \rightarrow$\rightarrow$ Geringere Elektronenbewegung nötig

  \rightarrow$\rightarrow$ Geringere Bindungsenergie

Das liegt daran, dass bei Stickstoff drei Elektronenpaare auseinandergerissen werden müssen, bei Chlor aber nur ein einziges.

Denk an ein Gummiband: Ein einzelnes kannst du leicht zerreißen. Legst du aber mehrere übereinander, wird es immer schwieriger.