4.5: Merkmale kovalenter Bindungen

Elektronegativität und Bindungspolarität

Obwohl wir kovalente Bindungen als Elektronenverteilung definiert haben, werden die Elektronen in einer kovalenten Bindung nicht immer gleichmäßig von den beiden gebundenen Atomen verteilt. Es sei denn, die Bindung verbindet zwei Atome desselben Elements, wie bei H2, dann gibt es immer ein Atom, das die Elektronen in der Bindung stärker anzieht als das andere Atom, wie bei HCl, das in Abbildung \(\PageIndex{1}\) dargestellt ist. Eine kovalente Bindung, bei der die Elektronen gleichmäßig verteilt sind (Abbildung \(\PageIndex{1a}\)), nennt man eine unpolare kovalente Bindung. Eine kovalente Bindung, bei der die Elektronen ungleich verteilt sind, wie in Abbildung \(\PageIndex{1b}\), wird als polare kovalente Bindung bezeichnet.

Die Verteilung der Elektronendichte in einer polaren Bindung ist ungleichmäßig. Sie ist um das Atom, das die Elektronen mehr anzieht, größer als um das andere. Zum Beispiel halten sich die Elektronen in der H-Cl-Bindung eines Chlorwasserstoffmoleküls mehr in der Nähe des Chloratoms als in der Nähe des Wasserstoffatoms auf. Beachten Sie, dass der schattierte Bereich um Cl in Abbildung \(\PageIndex{1b}\) viel größer ist als um H.

Dieses Ungleichgewicht in der Elektronendichte führt zu einer partiellen negativen Ladung (bezeichnet als δ-) auf einer Seite der Bindung (Cl) und einer partiellen positiven Ladung (bezeichnet als δ+) auf der anderen Seite der Bindung (H). Dies ist in Abbildung \(\PageIndex{2a}\) zu sehen. Die Ladungstrennung in einer polaren kovalenten Bindung führt zu einem elektrischen Dipol (zwei Pole), dargestellt durch den Pfeil in Abbildung \(\PageIndex{2b}\). Die Richtung des Pfeils zeigt zum δ- Ende, während das + Ende des Pfeils das δ+ Ende der Bindung anzeigt.

Jede kovalente Bindung zwischen Atomen verschiedener Elemente ist eine polare Bindung, aber der Grad der Polarität ist sehr unterschiedlich. Einige Bindungen zwischen verschiedenen Elementen sind nur geringfügig polar, während andere stark polar sind. Ionische Bindungen können als das Nonplusultra der Polarität angesehen werden, da hier die Elektronen übertragen und nicht geteilt werden. Um die relative Polarität einer kovalenten Bindung zu beurteilen, verwenden Chemiker die Elektronegativität, die ein relatives Maß dafür ist, wie stark ein Atom Elektronen anzieht, wenn es eine kovalente Bindung eingeht. Es gibt verschiedene numerische Skalen zur Bewertung der Elektronegativität. Abbildung \(\PageIndex{3}\) zeigt eine der bekanntesten – die Pauling-Skala.

Die Polarität einer kovalenten Bindung kann durch die Bestimmung des Unterschieds der Elektronegativitäten der beiden Atome, die die Bindung eingehen, beurteilt werden. Je größer der Unterschied in der Elektronegativität ist, desto größer ist das Ungleichgewicht der Elektronenverteilung in der Bindung. Obwohl es keine festen Regeln gibt, gilt die allgemeine Regel, dass die Bindung als unpolar gilt, wenn der Unterschied in der Elektronegativität weniger als 0,4 beträgt; ist der Unterschied größer als 0,4, gilt die Bindung als polar. Ist der Elektronegativitätsunterschied groß genug (im Allgemeinen größer als etwa 1,8), wird die resultierende Verbindung als ionisch und nicht als kovalent betrachtet. Eine Elektronegativitätsdifferenz von Null bedeutet natürlich eine unpolare kovalente Bindung.