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Chemische Verbindung

Als chemische Verbindung bezeichnet man einen Reinstoff, der aus Atomen von zwei oder mehreren chemischen Elementen besteht, wobei – im Gegensatz zu Gemischen – die Atomarten zueinander in einem festen Verhältnis stehen. Das zahlenmäßige Verhältnis der Atome zueinander wird durch chemische Bindungen zwischen den Atomen bestimmt, und das Verhältnis lässt sich in einer Summenformel darstellen. Eine Summenformel ist jedoch oft nicht eindeutig, da isomere Verbindungen dieselbe Summenformel haben, aber unterschiedliche Verbindungen sind. Charakteristisch für jede chemische Verbindung ist ihre eindeutige chemische Struktur.

Inhaltsverzeichnis

Bei den mehr als 100 Millionen (Stand: Juni 2015) bekannten chemischen Verbindungen unterscheidet man grob ionische oder salzartige Verbindungen sowie Komplexe, metallische und molekulare Verbindungen. Auch die Unterteilung anorganisch oder organisch ist grundlegend, wobei als „organisch“ – mit wenigen Ausnahmen – die Kohlenstoff-Verbindungen bezeichnet werden. Es gibt deutlich mehr organische Verbindungen als anorganische Verbindungen. Den über 6 Millionen organischen Verbindungen stehen weniger als 100 000 Verbindungen anorganischer Natur gegenüber.

Grundsätzlich gibt es also im Hinblick auf die Art der Bindung zwischen den beteiligten Elementen vier Arten von chemischen Verbindungen:

  • Molekulare Verbindungen (in der Regel aus einem nichtmetallischen Element und einem oder mehreren weiteren Nichtmetallen)
  • ionische Verbindungen (in der Regel aus einem Metall und einem oder mehreren Nichtmetallen)
  • metallische Verbindungen (aus Metallen)
  • Komplexe Verbindungen (aus Metall-Kationen und Ionen oder Molekülen)

Eine genauere Unterscheidung von Verbindungen und deren Zuordnung zu einem dieser vier Typen kann mit Hilfe der Elektronegativitätsdifferenz der an der Bindung beteiligten Elemente vorgenommen werden. Zudem gibt es Übergangsformen zwischen den vier o. g. Idealtypen.

Molekulare Verbindungen

Wasser: Molekulare Verbindungen sind bei Raumtemperatur flüssig, gasförmig, fest oder wachs- bis kunststoffartig.
Hauptartikel: Molekül

Molekulare Verbindungen entstehen typischerweise aus Nichtmetall und Nichtmetall – sie sind Nichtleiter (Isolatoren) mit zumeist relativ niedrigem Siedepunkt (diamantartige oder kunststoffartige Verbindungen mit Riesenmolekülen ausgenommen).

Die kleinsten Teilchen molekularer Verbindungen sind neutrale Atomverbände (Moleküle). Diese bestehen aus zwei Atomen (zum Beispiel im Kohlenmonoxid, CO), aus drei Atomen (zum Beispiel im Kohlendioxid) oder auch aus einigen Tausend oder Zehntausend Atomen (Riesenmoleküle, Polymere, zum Beispiel im Kunststoff Polyethylen oder im Erbgut-Molekül Desoxyribonukleinsäure DNA). Die Atome in den Molekülen sind über kovalente Bindungen verknüpft, das heißt, dass die miteinander verbundenen Atome Paare von Außenelektronen gemeinsam nutzen (Elektronenpaarbindung).

Beispiele für molekulare Verbindungen sind neben Wasser auch Methangas, Zucker, Kohlendioxid, Polyethylen usw.

Ionische Verbindungen

Eisensulfidmineral (Pyrit) – eine Verbindung aus Eisen- und Sulfid-Ionen
Kochsalzkristall

Ionische Verbindungen (Salze) bestehen aus Kationen und Anionen. Sie sind oft salzartig:

Die Ionen entstehen bei der Reaktion von Metall- und Nichtmetallatomen dadurch, dass die Metallatome Elektronen abgeben (Oxidation), die dann von den Nichtmetallatomen aufgenommen werden (Reduktion). Die so gebildeten Metall-Kationen und Nichtmetall-Anionen vereinigen sich auf Grund der elektrischen Anziehungskräfte zu Ionenkristallen. Nach den Nichtmetallen unterscheidet man bei ionischen Verbindungen zum Beispiel Oxide (Sauerstoff als Anion), Sulfide (mit Schwefel), Fluoride, Chloride, Bromide, Iodide, Nitride (mit Stickstoff), Carbide (mit Kohlenstoff), Hydride (mit Wasserstoff) usw. Oft kommt Sauerstoff als drittes Element hinzu; man spricht dann von Sulfaten, Chloraten, Nitraten, Carbonaten usw.

Beispiele für Ionenverbindungen sind Eisen(III)-oxid (dem Rost ähnlich), Pyrit (Eisensulfid), Natriumchlorid (Kochsalz) und Calciumsulfat (Gips).

Intermetallische Verbindung

Intermetallische Verbindung (umgangssprachlich oft auch als Legierungen bezeichnet) entstehen aus Metall und Metall – sie sind:

  • elektrisch leitfähig,
  • gut verformbar,
  • glänzend,
  • gute Wärmeleiter und
  • bei Zimmertemperatur meistens fest.
Beile aus Bronzelegierungen. Bronze war der erste von Menschen hergestellte Werkstoff (s. unter Bronzezeit).

Die Vereinigung von unterschiedlichen Metallen zu Legierungen kann – insbesondere beim Zusammengießen von Metallschmelzen – in beliebigen Mengenverhältnissen erfolgen.

Wenn sich jedoch „intermetallische Verbindungen“ bilden, so sind in ihnen die beteiligten Elemente nur in ganz bestimmten Mengenverhältnissen enthalten („intermetallische Phase“, „stöchiometrische Zusammensetzung“).

Beispiele für Legierungen sind Bronze (aus Kupfer und Zinn), Messing (Kupfer mit Zink) und Kupfernickel (als Münzmetall). Beispiele für intermetallische Verbindungen sind die zwischen Magnesium und Germanium (Formel: Mg2Ge), das Al2Cu, das Magnesiumsilicid Mg2Si, die Bronze Cu4Sn sowie das Zementit Fe3C (aus Eisen und Kohlenstoff, wobei dieser sich wie ein Metall verhält) und WC (Wolframcarbid).

Komplexe

Der Blutfarbstoff Hämoglobin – ein Eisenkomplex im Blut, dessen Struktur sich mit der Aufnahme (Oxygenation) bzw. der Abgabe von Sauerstoff (Desoxygenation) ändert (Komplexbildungsreaktion).

Verbindungen höherer Ordnung (Komplexe) entstehen bei einer Komplexbildungsreaktion zumeist aus Buntmetallkation und Molekülen mit freien Elektronenpaaren (Liganden). Sie sind oft auffallend farbig.

Beispiele: Der rote Blutfarbstoff Hämoglobin aus Eisen-II-Ionen und Eiweißmolekülen und der tiefblaue Kupfertetrammin-Komplex aus Kupfer-II-Ionen und Ammoniak.

Chemische Verbindungen lassen sich auch über die Anzahl der beteiligten chemischen Elemente einteilen.

Binäre Verbindungen setzen sich aus zwei verschiedenen Elementen zusammen und haben die allgemeine Formel AxBy. Chlorwasserstoff (HCl), Natriumfluorid (NaF) und Wasser (H2O) setzen sich jeweils aus zwei Elementen zusammen und sind damit alle binäre Verbindungen. Die Verbindungen können molekulare, ionische (Salze) oder intermetallische Verbindungen sein.

Analog dazu setzen sich ternäre Verbindungen aus drei verschiedenen Elementen zusammen, wie zum Beispiel Natriumcarbonat (Na2CO3), das sich aus Natrium, Kohlenstoff und Sauerstoff zusammensetzt.

Eine quaternäre Verbindung ist beispielsweise Kaliumhydrogencarbonat (KHCO3).

Der Begriff primäre Verbindung ergibt hingegen keinen Sinn, da definitionsgemäß chemische Verbindungen aus mindestens zwei Elementen zusammengesetzt sein müssen. Unterschiedliche Stoffe aus nur einem Element werden Modifikationen genannt. Gelegentlich wird auch der Begriff Elementverbindung verwendet.

Molekulare Verbindungen, in denen Kohlenstoff in Verbindung mit Wasserstoff enthalten ist, werden als „organisch“ bezeichnet. Sie bilden den weitaus größten Teil aller chemischen Verbindungen und leiten sich vom Methangas, der Gruppe der Alkane bzw. den Kohlenwasserstoffen ab. Im Kohlenwasserstoffgerüst organischer Verbindungen befinden sich oft weitere Atomgruppen, die die Eigenschaften der organischen Verbindung beeinflussen.

Dem Kohlenstoffgerüst entsprechend werden organische Verbindungen unterteilt in:

Den funktionellen Gruppen entsprechend teilt man organische Verbindungen ein in

Daneben gibt es organische Salze, z. B. Hydrochloride und Hydrobromide. Als Verbindungen der per Definition anorganischen Kohlensäure (H2CO3) zählen Carbonate jedoch nicht dazu.

Schematische Einteilung der Stoffe
Stoff
(Stoff)gemisch
Reinstoff
homogenes
(Stoff)gemisch
Verbindung
Element
Gasgemisch
Gemisch mehrerer
Gase
Legierung
Gemisch mit Metalleigenschaften,
enthält mindestens ein Metall
Lösung
Festkörper, Flüssigkeit,
Gas in einer Flüssigkeit gelöst
molekular
ionisch
heterogenes
(Stoff)gemisch
Schaum
Gasförmige Bläschen in
einer Flüssigkeit
Hartschaum
Gasförmige Bläschen in
einem Festkörper
Aerosol
Suspension
Feste Teilchen in
einer Flüssigkeit
Emulsion
Gemisch mehrerer nicht
mischbarer Flüssigkeiten
Festes Gemenge
Gemisch mehrerer nicht
mischbarer Feststoffe
Rauch
Feste Teilchen
in einem Gas
Nebel
Flüssige Teilchen
in einem Gas
Wiktionary: chemische Verbindung – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
  1. Eintrag zuchemische Verbindungen. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 16. Juni 2014.
  2. CAS Assigns the 100 Millionth CAS Registry Number® to a Substance Designed to Treat Acute Myeloid Leukemia. Chemical Abstracts Service, 29. Juni 2015.
  3. Otto-Albrecht Neumüller (Herausgeber): Römpps Chemie Lexikon, 8. Auflage, Frank’sche Verlagshandlung, Stuttgart 1983, ISBN 3-440-04513-7, S. 215–216, ISBN 3-440-04513-7.
Normdaten (Sachbegriff): GND:4137599-3(OGND, AKS)

Chemische Verbindung
chemische, verbindung, zwei, oder, mehr, verschiedenen, chemischen, elementen, bestehender, reinstoff, sprache, beobachten, bearbeiten, chemische, verbindung, bezeichnet, einen, reinstoff, atomen, zwei, oder, mehreren, chemischen, elementen, besteht, wobei, ge. Chemische Verbindung aus zwei oder mehr verschiedenen chemischen Elementen bestehender Reinstoff Sprache Beobachten Bearbeiten Als chemische Verbindung bezeichnet man einen Reinstoff der aus Atomen von zwei oder mehreren chemischen Elementen besteht wobei im Gegensatz zu Gemischen die Atomarten zueinander in einem festen Verhaltnis stehen 1 Das zahlenmassige Verhaltnis der Atome zueinander wird durch chemische Bindungen zwischen den Atomen bestimmt und das Verhaltnis lasst sich in einer Summenformel darstellen Eine Summenformel ist jedoch oft nicht eindeutig da isomere Verbindungen dieselbe Summenformel haben aber unterschiedliche Verbindungen sind Charakteristisch fur jede chemische Verbindung ist ihre eindeutige chemische Struktur Inhaltsverzeichnis 1 Arten von chemischen Verbindungen 1 1 Molekulare Verbindungen 1 2 Ionische Verbindungen 1 3 Intermetallische Verbindung 1 4 Komplexe 2 Binare ternare und quaternare Verbindungen 3 Organische Verbindungen 4 Schemaeinteilung der chemischen Stoffe 5 Siehe auch 6 Weblinks 7 EinzelnachweiseArten von chemischen VerbindungenBei den mehr als 100 Millionen Stand Juni 2015 2 bekannten chemischen Verbindungen unterscheidet man grob ionische oder salzartige Verbindungen sowie Komplexe metallische und molekulare Verbindungen Auch die Unterteilung anorganisch oder organisch ist grundlegend wobei als organisch mit wenigen Ausnahmen die Kohlenstoff Verbindungen bezeichnet werden Es gibt deutlich mehr organische Verbindungen als anorganische Verbindungen Den uber 6 Millionen organischen Verbindungen stehen weniger als 100 000 Verbindungen anorganischer Natur gegenuber 3 Siehe auch Liste der anorganischen Verbindungen Grundsatzlich gibt es also im Hinblick auf die Art der Bindung zwischen den beteiligten Elementen vier Arten von chemischen Verbindungen Molekulare Verbindungen in der Regel aus einem nichtmetallischen Element und einem oder mehreren weiteren Nichtmetallen ionische Verbindungen in der Regel aus einem Metall und einem oder mehreren Nichtmetallen metallische Verbindungen aus Metallen Komplexe Verbindungen aus Metall Kationen und Ionen oder Molekulen Eine genauere Unterscheidung von Verbindungen und deren Zuordnung zu einem dieser vier Typen kann mit Hilfe der Elektronegativitatsdifferenz der an der Bindung beteiligten Elemente vorgenommen werden Zudem gibt es Ubergangsformen zwischen den vier o g Idealtypen Molekulare Verbindungen Wasser Molekulare Verbindungen sind bei Raumtemperatur flussig gasformig fest oder wachs bis kunststoffartig Hauptartikel Molekul Molekulare Verbindungen entstehen typischerweise aus Nichtmetall und Nichtmetall sie sind Nichtleiter Isolatoren mit zumeist relativ niedrigem Siedepunkt diamantartige oder kunststoffartige Verbindungen mit Riesenmolekulen ausgenommen Die kleinsten Teilchen molekularer Verbindungen sind neutrale Atomverbande Molekule Diese bestehen aus zwei Atomen zum Beispiel im Kohlenmonoxid CO aus drei Atomen zum Beispiel im Kohlendioxid oder auch aus einigen Tausend oder Zehntausend Atomen Riesenmolekule Polymere zum Beispiel im Kunststoff Polyethylen oder im Erbgut Molekul Desoxyribonukleinsaure DNA Die Atome in den Molekulen sind uber kovalente Bindungen verknupft das heisst dass die miteinander verbundenen Atome Paare von Aussenelektronen gemeinsam nutzen Elektronenpaarbindung Beispiele fur molekulare Verbindungen sind neben Wasser auch Methangas Zucker Kohlendioxid Polyethylen usw Ionische Verbindungen Eisensulfidmineral Pyrit eine Verbindung aus Eisen und Sulfid Ionen Kochsalzkristall Ionische Verbindungen Salze bestehen aus Kationen und Anionen Sie sind oft salzartig sprode kristallformig von hohem Schmelz und Siedepunkt und elektrisch leitfahig nur in Schmelze oder Losung Die Ionen entstehen bei der Reaktion von Metall und Nichtmetallatomen dadurch dass die Metallatome Elektronen abgeben Oxidation die dann von den Nichtmetallatomen aufgenommen werden Reduktion Die so gebildeten Metall Kationen und Nichtmetall Anionen vereinigen sich auf Grund der elektrischen Anziehungskrafte zu Ionenkristallen Nach den Nichtmetallen unterscheidet man bei ionischen Verbindungen zum Beispiel Oxide Sauerstoff als Anion Sulfide mit Schwefel Fluoride Chloride Bromide Iodide Nitride mit Stickstoff Carbide mit Kohlenstoff Hydride mit Wasserstoff usw Oft kommt Sauerstoff als drittes Element hinzu man spricht dann von Sulfaten Chloraten Nitraten Carbonaten usw Beispiele fur Ionenverbindungen sind Eisen III oxid dem Rost ahnlich Pyrit Eisensulfid Natriumchlorid Kochsalz und Calciumsulfat Gips Intermetallische Verbindung Hauptartikel Intermetallische Verbindung Intermetallische Verbindung umgangssprachlich oft auch als Legierungen bezeichnet entstehen aus Metall und Metall sie sind elektrisch leitfahig gut verformbar glanzend gute Warmeleiter und bei Zimmertemperatur meistens fest Beile aus Bronzelegierungen Bronze war der erste von Menschen hergestellte Werkstoff s unter Bronzezeit Die Vereinigung von unterschiedlichen Metallen zu Legierungen kann insbesondere beim Zusammengiessen von Metallschmelzen in beliebigen Mengenverhaltnissen erfolgen Wenn sich jedoch intermetallische Verbindungen bilden so sind in ihnen die beteiligten Elemente nur in ganz bestimmten Mengenverhaltnissen enthalten intermetallische Phase stochiometrische Zusammensetzung Beispiele fur Legierungen sind Bronze aus Kupfer und Zinn Messing Kupfer mit Zink und Kupfernickel als Munzmetall Beispiele fur intermetallische Verbindungen sind die zwischen Magnesium und Germanium Formel Mg2Ge das Al2Cu das Magnesiumsilicid Mg2Si die Bronze Cu4Sn sowie das Zementit Fe3C aus Eisen und Kohlenstoff wobei dieser sich wie ein Metall verhalt und WC Wolframcarbid Komplexe Der Blutfarbstoff Hamoglobin ein Eisenkomplex im Blut dessen Struktur sich mit der Aufnahme Oxygenation bzw der Abgabe von Sauerstoff Desoxygenation andert Komplexbildungsreaktion Verbindungen hoherer Ordnung Komplexe entstehen bei einer Komplexbildungsreaktion zumeist aus Buntmetallkation und Molekulen mit freien Elektronenpaaren Liganden Sie sind oft auffallend farbig Beispiele Der rote Blutfarbstoff Hamoglobin aus Eisen II Ionen und Eiweissmolekulen und der tiefblaue Kupfertetrammin Komplex aus Kupfer II Ionen und Ammoniak Binare ternare und quaternare VerbindungenChemische Verbindungen lassen sich auch uber die Anzahl der beteiligten chemischen Elemente einteilen Binare Verbindungen setzen sich aus zwei verschiedenen Elementen zusammen und haben die allgemeine Formel AxBy Chlorwasserstoff HCl Natriumfluorid NaF und Wasser H2O setzen sich jeweils aus zwei Elementen zusammen und sind damit alle binare Verbindungen Die Verbindungen konnen molekulare ionische Salze oder intermetallische Verbindungen sein Analog dazu setzen sich ternare Verbindungen aus drei verschiedenen Elementen zusammen wie zum Beispiel Natriumcarbonat Na2CO3 das sich aus Natrium Kohlenstoff und Sauerstoff zusammensetzt Eine quaternare Verbindung ist beispielsweise Kaliumhydrogencarbonat KHCO3 Der Begriff primare Verbindung ergibt hingegen keinen Sinn da definitionsgemass chemische Verbindungen aus mindestens zwei Elementen zusammengesetzt sein mussen Unterschiedliche Stoffe aus nur einem Element werden Modifikationen genannt Gelegentlich wird auch der Begriff Elementverbindung verwendet Organische VerbindungenMolekulare Verbindungen in denen Kohlenstoff in Verbindung mit Wasserstoff enthalten ist werden als organisch bezeichnet Sie bilden den weitaus grossten Teil aller chemischen Verbindungen und leiten sich vom Methangas der Gruppe der Alkane bzw den Kohlenwasserstoffen ab Im Kohlenwasserstoffgerust organischer Verbindungen befinden sich oft weitere Atomgruppen die die Eigenschaften der organischen Verbindung beeinflussen Dem Kohlenstoffgerust entsprechend werden organische Verbindungen unterteilt in aliphatische Kohlenwasserstoffe Aliphaten hierunter acyclische Kohlenwasserstoffe gesattigte Alkane ungesattigte Alkene und Alkine und cyclische Kohlenwasserstoffe aromatische Kohlenwasserstoffe Aromaten unterteilt in einfache Aromaten und kondensierte Aromaten Heterocyclen Pyridin Furan usw sowie biochemische Verbindungen Alkaloide Aminosauren Fette Kohlenhydrate Proteine Steroide Terpene Vitamine usw Den funktionellen Gruppen entsprechend teilt man organische Verbindungen ein in Sauerstoff und Hydroxyverbindungen Alkohole Aldehyde Ester Ether Ketone Carbonsauren usw Stickstoffverbindungen Amine Amide Nitroverbindungen Nitrile Schwefelverbindungen Alkanthiole Sulfide und Disulfide Ester der Schwefelsaure Sulfone Sulfoxide Thionamide Thiolester Thiosaure Phosphorverbindungen Phosphate Phosphine metallorganische Verbindungen et cetera Daneben gibt es organische Salze z B Hydrochloride und Hydrobromide Als Verbindungen der per Definition anorganischen Kohlensaure H2CO3 zahlen Carbonate jedoch nicht dazu Schemaeinteilung der chemischen StoffeSchematische Einteilung der Stoffe Stoff Stoff gemisch Reinstoff homogenes Stoff gemisch Verbindung Element Gasgemisch Gemisch mehrerer Gase Legierung Gemisch mit Metalleigenschaften enthalt mindestens ein Metall Losung Festkorper Flussigkeit Gas in einer Flussigkeit gelost molekular ionisch heterogenes Stoff gemisch Schaum Gasformige Blaschen in einer Flussigkeit Hartschaum Gasformige Blaschen in einem Festkorper Aerosol Suspension Feste Teilchen in einer Flussigkeit Emulsion Gemisch mehrerer nicht mischbarer Flussigkeiten Festes Gemenge Gemisch mehrerer nicht mischbarer Feststoffe Rauch Feste Teilchen in einem Gas Nebel Flussige Teilchen in einem Gas Siehe auchOrganische Chemie Global harmonisiertes System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien GHS Weblinks Wiktionary chemische Verbindung Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Chemische Verbindungen nach ihren Hauptelementen Memento vom 7 April 2015 im Internet Archive englisch Einzelnachweise Eintrag zu chemische Verbindungen In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 16 Juni 2014 CAS Assigns the 100 Millionth CAS Registry Number to a Substance Designed to Treat Acute Myeloid Leukemia Chemical Abstracts Service 29 Juni 2015 Otto Albrecht Neumuller Herausgeber Rompps Chemie Lexikon 8 Auflage Frank sche Verlagshandlung Stuttgart 1983 ISBN 3 440 04513 7 S 215 216 ISBN 3 440 04513 7 Normdaten Sachbegriff GND 4137599 3 OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Chemische Verbindung amp oldid 212139920, wikipedia, wiki, deutsches

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