Paulings Tabelle
AFB I–IIDer amerikanische Chemiker Linus Pauling verglich 1932 die Energien vieler Atombindungen. Daraus leitete er für jedes Element eine Vergleichszahl ab, die Elektronegativität. Die Abbildung zeigt einen Ausschnitt seiner Tabelle mit heute üblichen, gerundeten Werten.
- Nenne das Element mit der größten und das Element mit der kleinsten EN in der Abbildung.
- Beschreibe die Änderung der EN innerhalb der 2. Periode und innerhalb der VII. Hauptgruppe.
- Erkläre beide Trends mithilfe des Schalenmodells.
- Ein Mitschüler sagt: „Ein Iodatom hat 53 Protonen, ein Fluoratom nur 9. Also muss Iod die Elektronen viel stärker anziehen.“ Beurteile diese Aussage.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Größte EN: Fluor (4,0). Kleinste EN: Lithium (1,0).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
In der 2. Periode steigt die EN von links nach rechts von 1,0 (Li) auf 4,0 (F), mit jedem Schritt um etwa 0,4 bis 0,6.
In der VII. Hauptgruppe sinkt sie von oben nach unten: 4,0 (F) → 3,2 (Cl) → 3,0 (Br) → 2,7 (I).
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Periode: Alle Atome haben zwei besetzte Schalen, die Kernladung steigt aber von 3 auf 9 Protonen. Das bindende Elektronenpaar wird bei gleichem Abstand stärker angezogen.
Gruppe: Von F nach I kommen drei Schalen hinzu. Das bindende Elektronenpaar liegt weiter außen und wird von den inneren Elektronen abgeschirmt — die Anziehung wird schwächer, obwohl die Protonenzahl steigt.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Die Aussage ist falsch. Iod hat zwar mehr Protonen, aber seine Valenzelektronen liegen auf der 5. Schale. Durch den großen Abstand und die Abschirmung von 46 inneren Elektronen wirkt auf das bindende Elektronenpaar nur ein kleiner Teil der Kernladung.
Die Messwerte bestätigen das: EN(I) = 2,7 ist kleiner als EN(F) = 4,0. Die Protonenzahl allein reicht zum Vergleich nicht — der Abstand muss mitbedacht werden.
Wasserstoff — mal stärker, mal schwächer
AFB II–IIIWasserstoff geht mit fast allen Nichtmetallen Atombindungen ein: Methan ist Hauptbestandteil von Erdgas, Ammoniak ein Grundstoff für Dünger, Silan wird bei der Herstellung von Solarzellen eingesetzt. Mit dem Metall Lithium bildet Wasserstoff das Lithiumhydrid, einen weißen, salzartigen Feststoff. Die Tabelle nennt die EN-Werte der Bindungspartner.
| Formel | Name | EN Partner |
|---|---|---|
| CH₄ | Methan | C 2,6 |
| NH₃ | Ammoniak | N 3,0 |
| H₂S | Schwefelwasserstoff | S 2,6 |
| PH₃ | Phosphan | P 2,2 |
| SiH₄ | Silan | Si 1,9 |
| LiH | Lithiumhydrid | Li 1,0 |
- Ordne für CH₄, NH₃, H₂S, PH₃ und SiH₄ jeweils zu, zu welchem Atom das bindende Elektronenpaar gezogen wird.
- Vergleiche die Bindungen in Methan und in Silan, obwohl Kohlenstoff und Silicium in derselben Hauptgruppe stehen.
- Stelle eine begründete Vermutung auf, wie stark das Elektronenpaar im Lithiumhydrid verschoben ist — verglichen mit Silan.
- Im Heft steht: „In jeder Wasserstoffverbindung zieht das Partneratom das Elektronenpaar stärker an als der Wasserstoff.“ Überprüfe diese Aussage anhand der Tabelle.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
CH₄: zum C-Atom (2,6 > 2,2). NH₃: zum N-Atom (3,0). H₂S: zum S-Atom (2,6). SiH₄: zum H-Atom (1,9 < 2,2). PH₃: zu keinem Atom — beide haben 2,2, das Paar liegt in der Mitte.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Gemeinsam: gleiche Hauptgruppe (IV), gleiche Formel XH₄, vier Einfachbindungen.
Unterschied: Im Methan zieht Kohlenstoff (2,6) stärker als Wasserstoff, im Silan ist es umgekehrt, denn Silicium (1,9) hat eine Schale mehr und eine kleinere EN als Wasserstoff. Die Verschiebung der Elektronenpaare zeigt also in entgegengesetzte Richtungen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Differenz LiH: 2,2 − 1,0 = 1,2; Differenz SiH₄: 2,2 − 1,9 = 0,3.
Vermutung: Im LiH wird das Elektronenpaar sehr viel stärker zum Wasserstoff gezogen als im Silan — vielleicht so weit, dass es fast ganz beim Wasserstoff liegt. Dazu passt, dass Lithiumhydrid ein salzartiger Feststoff ist (tatsächlich besteht es aus Li⁺- und H⁻-Ionen; das wird in 1.3.2 und 1.3.4 genauer untersucht).
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Die Aussage stimmt nur für C, N und S. Sie ist falsch für Silan (Si 1,9) und Lithiumhydrid (Li 1,0): Dort zieht der Wasserstoff stärker. Bei Phosphan ziehen beide gleich stark.
Richtig wäre: Welches Atom stärker zieht, hängt vom EN-Wert des Partners ab — Wasserstoff liegt mit 2,2 mitten auf der Skala.