Phaidon und Chemische Bindung: Unterschied zwischen den Seiten

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Der '''Phaidon''' ({{ELSalt|Φαίδων}}, [[Latein|lat.]] ''{{lang|la|Phaedo}}'') ist ein zwischen 385 und 378 v. Chr. entstandener [[Platonischer Dialog|Dialog]] des griechischen Philosophen [[Platon]]. Er gehört zusammen mit den Dialogen [[Euthyphron]], [[Apologie (Platon)|Apologie des Sokrates]] und dem [[Kriton]] zur ersten [[Tetralogie (Platon)|Tetralogie]] der platonischen Werke. Platon schildert im ''Phaidon''  das letzte Zusammentreffen des [[Sokrates]] mit seinen Freunden. Der ''Phaidon'' ist zeitlich und thematisch an die [[Apologie (Platon)|Apologie des Sokrates]] und den [[Kriton]] angelehnt, gehört aber zu den mittleren Schriften, in denen die [[Ideenlehre]] im Mittelpunkt steht. Schriften aus dieser Periode sind außerdem das ''[[Symposion (Platon)|Symposion]]'', der ''[[Phaidros]]'' und das zweite bis zehnte Buch der ''[[Politeia]]''. Auf die Bitte des [[Pythagoras|Pythagoreers]] [[Echekrates]] aus [[Phleius]] berichtet Phaidon diesem von den letzten Stunden des Sokrates und von dem letzten Gespräch: der Argumentation vom Fortleben der Seele. Phaidon selbst gründete nach Sokrates' Tod eine [[Philosophenschule]] in [[Elis]] und schrieb sokratische Dialoge.
Die '''chemische Bindung''' verbindet [[Atom]]e oder [[Ion]]en zu [[Molekül]]en bzw. [[Chemische Verbindung|chemischen Verbindungen]], die [[Energie|energetisch]] stabiler sind als die getrennten Bestandteile. Sie beruht auf der [[Wechselwirkung]] der [[Elektron]]en aus der äußersten [[Elektronenschale]] der an der Bindung beteiligten Atome.


== Dialogsituation ==
== Grundlagen ==
Der Dialog beginnt mit einer Rahmenhandlung, in der Echekrates, der erst nach der Hinrichtung des Sokrates nach Athen gekommen war, Phaidon bittet, über den Tag der Hinrichtung zu berichten. Phaidon willigt ein und verweist darauf, dass Sokrates die Zeit zu den Gesprächen mit seinen Schülern erhalten habe wegen des Brauches, dass die Athener im Gedenken an [[Theseus]] jährlich ein Schiff nach [[Delos]] schickten, um [[Apollon]] zu ehren, und dass während dieser Zeit niemand getötet werden dürfe. Der Prozess des Sokrates hatte aber gerade einen Tag nach Beginn der Zeremonie stattgefunden. Wenn im weiteren Dialog erwähnt wird, dass man versuchen müsse, „wie auf einem Floß unter Gefahren das Leben zu durchsegeln”, dann wird im Einleitungsgespräch eine entsprechende Parallele sichtbar: die anscheinend nebensächliche Erörterung der Verschiebung des Hinrichtungstermins (58a-58c). Denn der Aufschub erfolgte aufgrund eines Festes in Erinnerung an Theseus, der einst das Opferschiff für den Minotauros steuerte und sich und die anderen rettete, indem er den Minotauros besiegte. Diesen Theseus symbolisiert Sokrates, der auf dem Weg zur Erkenntnis die Möglichkeit hat, sich und seine Begleiter (durch die philosophische Rede) zu retten, indem er sie zum philosophischen Leben führt, das trotz allem noch gefährlich bleibt. So wird erst in diesem Zusammenhang sichtbar, dass die „zweimal sieben” (58a) in 59bc erwähnt werden. Es ist also kein Zufall, dass dort gerade vierzehn der anwesenden Personen beim Namen genannt werden.


So konnten die Freunde und Schüler des Sokrates jeden Tag zum Gefängnis gehen und warten, bis sie Einlass zu Sokrates erhalten, bei dem sie meist den ganzen Tag verbrachten. Die Hinrichtung erfolgte am Tag nach der Rückkehr des Schiffes aus Delos. Wieder hatten sich die Freunde vor dem Gefängnis versammelt, mussten aber länger als sonst warten, weil Sokrates am Morgen durch die [[Elfmänner]] die Mitteilung erhielt, dass der Tag der Hinrichtung gekommen sei. Als sie danach das Gefängnis betraten, war noch [[Xanthippe]] mit ihrem Sohn bei Sokrates, die dieser wegen ihres Jammerns wegbringen ließ.
Atome bestehen nach heutiger [[naturwissenschaft]]licher Sicht aus einem elektrisch positiv geladenen [[Atomkern]] und einer Hülle aus negativ geladenen [[Elektron]]en. Als Teilchen mit halbzahligen [[Spin]] sind sie nach den Gesetzen der [[Quantentheorie]] sogenannte [[Fermionen]], die dem [[Pauli-Prinzip]] unterliegen, nach dem die Elektronen der Hülle nicht in allen Quantenzahlen übereinstimmen dürfen. Sie können sich daher nicht im untersten, energieärmsten Niveau zusammendrängen, sondern müssen sich auch auf höhere, ausgedehntere und energiereichere [[Elektronenschale]]n bzw. [[Atomorbital]]e verteilen. Sie bedingen dadurch die relativ große räumliche Ausdehnung der Elektronenhülle, die den Atomkern um das 20.000- bis 150.000-fache übertrifft. Die Elektronen der äußersten Schale, der sogenannten [[Valenzschale]], bestimmen die [[Chemie|chemische Eigenschaften]] eines Atoms und seine Stellung im [[Periodensystem der chemischen Elemente]].  


Der Kreis der Versammelten war recht groß. Außer Phaidon waren noch anwesend Apollodoros, Kritobulos und dessen Vater Kriton, Äschines und Antisthenes, Ktesippos aus Päania, Menexenos und andere Landsleute sowie [[Simmias von Theben|Simmias]], Kebes und Phaidonides aus Theben sowie Eukleides und Terpsion aus Megara. Es fehlten Aristipp und Kleombrotos sowie Platon, der krank war. Die Stimmung beschreibt Phaidon als 'seltsam', schmerzvoll,  aber doch auch freudig wegen der Gefasstheit von Sokrates und der Aussicht auf ein gelingendes Weiterleben auch nach dem Tod.
[[Datei:H2O 2D labelled.svg|mini|150px|Bindungslängen und Bindungswinkel des Wassermoleküls (H<sub>2</sub>O)]]
Die Valenzschale erreicht ihren energetisch stabilsten Zustand, wenn sie mit der maximal möglichen Zahl von Elektronen vollständig aufgefüllt ist. Das ist aber nur bei den [[Edelgase]]n der Fall, die entsprechend reaktionsträge sind, da sie ihren stabilsten Zustand bereits erreicht haben. Atome mit unvollständig aufgefüllter Valenzschale können sich dadurch stabilisieren, dass sie solange von ihren Bindungspartnern Elektronen aufnehmen oder an diese abgeben, bis sie eine vollkommen abgeschlossene Außenschale erreicht haben. Die so aneinander gebunden Atome erreichen damit gemeinsam ihren stabilsten, energieärmsten Zustand. Nach der von [[w:Gilbert Newton Lewis|Gilbert Newton Lewis]] und [[w:Walther Kossel|Walther Kossel]] 1916 formulierten '''Edelgasregel''' sind chemische Verbindungen besonders stabil, wenn die daran beteiligten Atome die im [[Periodensystem]] nächstgelegene '''Edelgaskonfiguration''' ausbilden können. Mit Ausnahme des [[Helium]]s haben die Edelgase 8 Außenelektronen. Nach der darauf basierenden '''Oktettregel''' sind Verbindungen besonders stabil, wenn die gebundenen Atome dadurch 8 Elektronen haben und dadurch der Edelgaskonfiguration entsprechen.


== Inhalt ==
Um eine chemische Bindung wieder zu spalten, muss eine entsprechende '''Bindungsenergie''' aufgewendet werden, die man meist in [[Joule]] pro [[Mol]] angibt. Die '''Bindungslänge''' ergibt sich aus dem von [[Atomkern]] zu Atomkern gemessene Abstand der aneinander gebundenen Atome. Bei [[kristall]]inen [[Feststoff]]en kann sie experimentell durch [[Kristallstrukturanalyse]] ermittel werden und liegt bei kovalenten Bindungen je nach den beteiligten Atomsorten typischerweise zwischen etwa 75 und 250 [[Pikometer|pm]] (1&nbsp;pm = 10<sup>−12</sup>&nbsp;m). Auf diesem Weg lassen sich auch die '''Bindungswinkel''' zwischen den einzelnen Bindungen eines [[Molekül]]s ermitteln. Bindungslängen und Bindungswinkel bestimmen die [[Molekülgeometrie]], die sich durch entsprechende [[Strukturformel]]n veranschaulichen lässt.
Ausgehend von seinen durch die nun gelösten Fesseln schmerzenden Gelenken denkt Sokrates über das eigenartige Verhältnis von Lust und Schmerz nach, die immer nacheinander auftauchen.
:„Zusammen mögen sie nicht beide zum Menschen kommen; wenn man aber dem einen nachjagt und es ergreift, so kann man kaum anders als auch das andere mit zu ergreifen: es sind gleichsam zwei verschiedene Wesen, aber mit gemeinsamem Scheitelpunkt.“ (60 e)<ref>Die Zitate aus dem Text des Phaidon erfolgen nach der Übersetzung von Friedrich Schleiermacher. Die Seitenangaben beziehen sich auf die Stephanus-Paginierung.</ref>
Auf Frage des [[Kebes]], was er dem Euenos ausrichten solle, der sich darüber wunderte, dass Sokrates im Gefängnis begonnen hatte, Texte des [[Äsop]] in Verse zu fassen, meinte Sokrates, dieser solle ihm, wenn er klug wäre, nachfolgen. Aufgrund der Verwunderung des Kebes erläutert Sokrates, dass der Philosoph gerne sterbe. Zwar ist es streng verboten, sich selbst zu töten, weil es dem göttlichen Willen widerspricht, aber wer ernsthaft philosophiert, wird den Tod als sinnvoll anstreben. Die Ablehnung von Kebes und Simmias führt Sokrates dazu, seine Haltung grundsätzlich zu erläutern. Er fasst dabei seine Darlegung als philosophische Verteidigung seiner Lebensweise auf.
:„Wohlan denn, sprach er, lasst mich versuchen, ob ich mich mit besserem Erfolg vor euch verteidigen kann als vor den Richtern. Nämlich, oh Simmias und Kebes, wenn ich nicht glaubte, zuerst zu andern Göttern zu kommen, die auch weise und gut sind, und dann auch zu verstorbenen Menschen, welche besser sind als die hiesigen, so täte ich vielleicht unrecht, nicht unwillig zu sein über den Tod. Nun aber wisset nur, dass ich zu wackeren Männern zu kommen hoffe.“ (63 c - d)
Noch vor der ersten argumentativen Entfaltung seiner Hoffnung auf die Unsterblichkeit der Seele, wird dieses Thema als Kern des Dialogs herausgestellt. So beginnt Sokrates mit einer ausführlichen Erörterung seiner Hoffnung, dass er nach dem Tod zu den Göttern und zu den besseren verstorbenen Menschen gelange. Diese Hoffnung ziele auch darauf ab, dass es den Guten nach ihrem Sterben besser gehe als den Schlechten. '''Der Tod ist''' für Sokrates '''die Trennung von Leib und Seele''' – und danach strebe der wahre Philosoph schon zu Lebzeiten.
Er zeigt nun seinen Gesprächspartnern, dass der Philosoph sich nicht um die ''Gelüste'' wie Essen, Trinken, Geschlechtlichkeit, Schmuck usw. kümmere. Dagegen wende dieser sich sogar vom Leib ab und der Seele zu. Dies bedeute für den Philosophen, schon im Leben sehr nahe an den Zustand des Todes heranzukommen.
Als Nächstes zeigt er, dass der Leib der ''richtigen Einsicht'' im Wege stehe. Selbst die besten Sinnesorgane unterlegen der Täuschung. Aber im Denken offenbare sich das eigentlich Seiende, denn das Gerechte, das Schöne und Gute habe noch niemand gesehen, dennoch existiere das, worauf man sich täglich berufe, im Denken.
Danach erwähnt Sokrates die negative ''Abhängigkeit'' vom Leib, die sich in Krankheit, Gelüsten, Begierden, Furcht und Abhängigkeit von Nahrung äußere. Selbst Kriege seien auf die Begierden des Leibes zurückzuführen. Alle diese Begebenheiten wirkten sich als Störung für die Erkenntnis aus.
So kommt Sokrates zu dem Schluss, dass es aufgrund des zuvor Gesagtem nur zwei Möglichkeiten gebe: Entweder man komme niemals zur Einsicht oder aber nach dem Tod.


Das erste Argument von Sokrates ist, dass die Seele weiter fortlebe und deshalb der Philosoph im Tode das Ziel seines Strebens erreicht habe – Unabhängigkeit. Doch da Kebes mit dieser Erklärung nicht zufrieden ist und an der Unsterblichkeit der Seele zweifelt, erläutert Sokrates seine Äußerung durch drei Argumente, die ihrer Art nach [[Gottesbeweis]]en ähnlich sind. Zum einen ist es die Erzählung von der Wanderung der Seele durch den [[Unterwelt der griechischen Mythologie|Hades]] und vom Vergehen und Entstehen in der Natur. In dieser Argumentation zeigen sich [[Pythagoras|pythagoreische]] und [[heraklit]]ische Einflüsse: Alles entstehe aus seinem Gegenteil - wie das Kalte aus dem Warmen entstehe oder das Wachende aus dem Schlafenden, so entstehe das Leben aus dem Tod.
=== Elektronegativität ===
:„würde nicht ebenso, lieber Kebes, wenn alles zwar stürbe, was am Leben Anteil hat, nachdem es aber gestorben wäre, das Tote immer in dieser Gestalt bliebe und nicht wieder auflebte, ganz notwendig zuletzt alles tot sein und nichts leben? Denn wenn zwar aus dem Andern das Lebende würde, das Lebende aber stürbe, wie wäre denn zu helfen, dass nicht zuletzt alles im Totsein aufginge?“ (72 c - d)
In dieser Argumentation steht der Gedanke der Seelenwanderung in Verbindung mit dem Begriff der Wiedererinnerung, der [[Anamnesis]], die insbesondere im Dialog [[Menon]] dargelegt wird.
:„wenn jemand irgend etwas sieht oder hört oder anders wahrnimmt und dann nicht nur jenes erkennt, sondern dabei noch ein anderes vorstellt, dessen Erkenntnis nicht dieselbe ist, sondern eine andere, ob wir dann nicht mit Recht sagen, dass er sich dessen nicht erinnere, wovon er so eine Vorstellung bekommen hat?“ (73 c - d)
Daraus folgt, dass die Seelen auch schon vor der Geburt des Menschen existiert haben.


Als dritter wichtiger Beweis wird die Ähnlichkeit der Seele mit dem unsichtbar Beständigen, dem unveränderlichen Sein, aufgeführt.
Eine relatives Maß für die Fähigkeit von Atomen, Elektronen zur Auffüllung ihrer Valenzschale an sich zu ziehen, bietet das 1932 von [[w:Linus Pauling|Linus Pauling]] (1901-1994) eingeführte Konzept der '''Elektronegativität''' (kurz: '''EN'''; Formelzeichen <math>\chi</math>). Atome mit nahezu vollständig gesättigter Valenzschale, wie etwa die [[Halogene]], nehmen sehr leicht Elektronen auf und haben eine entsprechend hohe Elektronegativität. Atome mit nur wenigen Außenelektronen, wie etwa die [[Alkalimetalle]], geben diese leicht an ihre Bindungspartner ab und haben daher eine geringe Elektronegativität.
:„Das Gleiche selbst, das Schöne selbst, und so jegliches, was nur ist selbst, nimmt das wohl jemals auch nur irgendeine Veränderung an? Oder verhält sich nicht jedes dergleichen als ein einartiges Sein an und für sich immer auf gleiche Weise und nimmt niemals auf keine Weise irgendwie eine Veränderung an?“ (78 d)
Sokrates unterscheidet hier zwei Formen des Seins, deren Beschaffenheit grundsätzlich verschieden ist: Sinnendinge, die dem Leib entsprechen und [[Idee]]n, die der Seele entsprechen. Als Beherrscherin des Leibes ist die Seele dem göttlichen ähnlich.
:„Also welche sich so verhält, die geht zu dem ihr Ähnlichen, dem Unsichtbaren und zu dem Göttlichen, Unsterblichen, Vernünftigen, wohin ihr dann gelangt, zuteil wird, glückselig zu sein, von Irrtum und Unwissenheit, Furcht und wilder Liebe und allen andern menschlichen Übeln befreit, indem sie, wie es bei den Eingeweihten heißt, wahrhaft die übrige Zeit mit Göttern lebt.“ (81 a)
Sokrates lenkt das Gespräch auf die Frage nach der Ursache von Vergehen und Entstehen. Schon in seiner Jugend habe er Freude an der Frage nach der Ursache der Dinge gehabt. Doch die bekannten Antworten  wie Fäulnis ([[Archelaos (Philosoph)|Archelaos]]), Luft ([[Anaximenes]]) oder Feuer ([[Heraklit]]) hatten ihn nicht zufriedengestellt.
:„Und wenn ich wiederum das Vergehen von alle diesem betrachtete und die Veränderungen am Himmel und auf der Erde, so kam ich mir am Ende zu dieser ganzen Untersuchung so untauglich vor, dass gar nichts darübergeht.“ (96 b – c)
Auch die Lösung des [[Anaxagoras]], der als Ursache von Werden und Vergehen etwas Immaterielles, den Geist (Nous), genannt hatte, war letztendlich unbefriedigend, weil auch bei diesem der Geist mit materiellen Wirkungen verbunden war. Knochen und Sehnen sind ein Mittel, aber nicht Ursache des Aufstehens. Daher schloss Sokrates
:„dass bei einem jeden Dinge etwas anderes ist, die Ursache und etwas anderes jenes, ohne welches die Ursache nicht Ursache sein könnte; und eben dies scheinen mir wie im Dunkeln tappend die meisten mit einem ungehörigen Namen, als wäre es selbst die Ursache, zu benennen.“ (99 b)
Eine Ursache kann man nicht sinnlich wahrnehmen. Eine Erklärung der Dinge mit Hilfe der Dinge ist nicht möglich. Daraus ergibt sich die Überlegung, dass eine Erklärung in den Gedanken (logoi) zu finden sei „und in diesen die Wahrheit der Dinge (aletheia ton onton)“ (99 e). Das Prinzip der dabei anzustellenden Untersuchung ist eine Hypothese. Hier wird das allgemeine Prinzip des sokratischen Gesprächs angesprochen. Jede Hypothese wird anhand von Argumenten auf Widersprüche hin untersucht.
:„Also dahin wendete ich mich, und indem ich jedesmal den Gedanken zum Grunde lege, den ich für den stärksten halte, so setze ich, was mir scheint mit diesem übereinzustimmen, als wahr, es mag nun von Ursachen die Rede sein oder von was nur sonst, was aber nicht, als nicht wahr.“ (100 a)
So kommt Sokrates zu dem Schluss, dass die beste Erklärung darin liegt, dass die Ideen die Ursache des Seienden sind.
:„Mir scheint nämlich, wenn irgend etwas anderes schön ist außer jenem Selbstschönen, es wegen gar nichts anderem schön sei, als weil es teil habe an jenem Schönen, und ebenso sage ich von allem.“ (100 c)
Sokrates beschreibt das Verhältnis von Idee und Dingen als das Prinzip der Teilhabe ([[Methexis]]), der Anwesenheit (parusia) und der Gemeinschaft (koinonia). (vgl. 100 d) Zum Prinzip der Ideen gehört, die Möglichkeit gleichzeitiger Teilhabe der Dinge an unterschiedlichen und entgegengesetzten Wesenheiten. So ist Größe immer relativ zu etwas Anderem. Man kann im Verhältnis zu einer Person groß und zu einer anderen Person klein sein.
:„Es ist nämlich dieses, dass nicht nur jenes Entgegengesetzte selbst sich einander nicht annimmt; sondern auch alles das, was einander eigentlich nicht entgegengesetzt ist, doch aber das Entgegengesetzte immer in sich hat, auch dieses scheint jene Idee nicht annehmen zu wollen, die der in ihm wohnenden entgegengesetzt ist, sondern, wenn sie kommt, entweder unterzugehen oder sich davonzumachen.“ (104 b - c)
Sokrates kommt zurück auf seinen Ausgangspunkt. Das Gegenteil von Leben ist der Tod. Und weil die Seele immer mit dem Leben verbunden ist, wird sie nie die Eigenschaft des Todes annehmen. Also ist die Seele unsterblich. Allerdings, so gesteht Sokrates zu, kann man das Ausgeführte nicht mit Vernunft beweisen. Der Glaube an das ewige Bestehen der Seele ist ein Wagnis.
:„Denn es ist ein schönes Wagnis, und man muß mit solcherlei gleichsam sich selbst besprechen. Darum spinne ich auch schon so lange an der Erzählung. Also um deswillen muß ein Mann gutes Mutes sein seiner Seele wegen, der im Leben die andern Lüste, die es mit dem Leibe zu tun haben, und dessen Schmuck und Pflege hat fahren gelassen, als etwas ihn selbst nicht Angehendes und wodurch er nur Übel ärger zu machen befürchtete, jener Lust hingegen an der Forschung nachgestrebt und seine Seele geschmückt hat nicht mit fremdem, sondern mit dem ihr eigentümlichen Schmuck, Besonnenheit, Gerechtigkeit, Tapferkeit, Edelmut und Wahrheit, so seine Fahrt nach der Unterwelt erwartend, um sie anzutreten, sobald das Schicksal rufen wird.“ (114 d – 115 a)


Der Dialog endet mit der Schilderung, wie Sokrates sich von seiner Familie verabschiedet und der Sterbeszene, in der Sokrates den [[Schierlingsbecher]] in Anwesenheit seiner weinenden Freunde ruhig trank und gelassen auf das Eintreten des Todes wartete. Den Schlusssatz hat Phaidon:
== Bindungsarten ==
:„Dies, o Echekrates, war das Ende unseres Freundes, des Mannes, der unserm Urteil nach von den damaligen, mit denen wir es versucht haben, der trefflichste war und auch sonst der vernünftigste und gerechteste.“ (118 a)


== Die Ideenlehre im Phaidon ==
Auf rein [[physisch]]er Ebene entsprechen die drei Grundtypen der chemischen Bindung den [[Tria Principia]] des [[Paracelsus]]<ref>Gutmann/Hengge, S. 3</ref>:


Da weder der ''Phaidon'' noch ein anderer Dialog eine Begründung der [[Ideenlehre]] enthält, bleibt es dem Leser überlassen, die Begründung zu rekonstruieren. Im „Phaidon“ sind dafür die Abschnitte 72&thinsp;e–79&thinsp;e und 95&thinsp;e–105&thinsp;b wichtig.
* [[Sal]] entspricht der salzartigen [[#Ionische Bindung|ionischen Bindung]],
Zwei Themenfelder übernimmt die europäische [[Philosophie]] allerdings von Platon: die von Leib und [[Seele]], sowie die von Sinnendingen und [[Idee]]n. Im Phaidon werden beide Themenkomplexe behandelt, denn er handelt von der [[Erkenntnis]] der Ideen, um die Unsterblichkeit der Seele zu beweisen.
* [[Mercurius]] der [[#Metallische Bindung|metallischen Bindung]],
:„Ehe wir also anfingen zu sehen oder zu hören oder die anderen Sinne zu gebrauchen, mussten wir schon irgendwoher die Erkenntnis bekommen haben des eigentlich Gleichen, was es ist, wenn wir doch das Gleiche in den Wahrnehmungen so auf jenes beziehen sollten, dass dergleichen alles zwar strebt zu sein wie jenes, aber doch immer schlechter ist.“ (75 a)
* [[Sulphur]] der [[#Kovalente Bindung|kovalenten Bindung]]


:„Wenn das etwas ist, was wir immer im Munde führen, das Schöne und Gute und jegliches Wesen dieser Art, und wir hierauf alles, was uns durch die Sinne kommt, beziehen, als auf ein vorher Gehabtes, was wir als das Unsrige wieder auffinden, und diese Dinge damit vergleichen, so muss notwendig, ebenso wie dieses ist, so auch unsere Seele sein, auch ehe wir noch geboren worden sind.“ (76 d - e)
=== Ionische Bindung ===
[[Datei:NaCl polyhedra.png|mini|200px|Ausschnitt aus der kubischen Kristallstruktur des [[w:Natriumchlorid|Natriumchlorid]]s.]]


:„Sieh nun zu, sprach er, o Kebes, ob aus allem Gesagten uns dieses hervorgeht, dass dem Göttlichen, Unsterblichen, Vernünftigen, Eingestaltigen, Unauflöslichen und immer einerlei und sich selbst gleich sich Verhaltenden am ähnlichsten ist die Seele, dem Menschlichen und Sterblichen und Unvernünftigen und Vielgestaltigen und Auflöslichen und nie einerlei und sich selbst gleich Bleibenden diesem wiederum der Leib am ähnlichsten ist?“ (80 a – b)
Die '''ionische Bindung''' (auch: '''Ionenbindung''') entsteht zwischen [[Chemische Elemente|chemischen Elementen]], deren Atome sich stark in ihrer [[#Elektronegativität|Elektronegativität]] unterscheiden. Das Atom mit der geringeren Elektronegativität gibt dadurch sehr leicht seine Außenelektronen an das elektronegativere Atom ab und wird dadurch wegen der nun überwiegenden Kernladung zu einem ein- oder mehrfach positiv geladenen [[Kation]]. Im Gegenzug erhält das elektronegativere Atom eine negative Überschussladung und wird dadurch in gleichem Maß zu einem negativ geladenen [[Anion]]. Die gegensätzlich geladenen [[Ion]]en werden durch die [[Elektrostatik|elektrostatische Anziehung]] fest aneinander gebunden und fügen sich in ein regelmäßig geordnetes [[Kristallgitter]] ein. Dadurch entstehen [[Salze|salzartige]], meist schwer schmelzbarer '''Ionenkristalle''', die die Grundlage der [[Mineralwelt]] bilden. Ein typisches Beispiel ist das aus [[Natrium]] und [[Chlor]] gebildete [[Natriumchlorid]] (NaCl), das als [[Kochsalz]] wohlbekannt ist. Jedes Na<sup>+</sup>-Ion (grau) ist von 6 [[Oktaeder|oktaedrisch]] angeordneten Cl<sup>-</sup>-Ionen (grün) umgeben, von denen jedes wiederum von 6 Na<sup>+</sup>-Ionen umgeben ist. Die Anzahl der nächsten Nachbarn im Kristallgitter, die hier für beiden Ionensorten 6 beträgt, wird als '''Koordinationszahl''' (KZ) bezeichnet. Das '''Koordinationspolyeder''' ist jeweils ein [[Oktaeder]] (siehe Zeichnung).


Zitate aus Platons Schriften lassen sich zu der These verdichten, dass Platon an einer rationalen Erkennbarkeit der Ideen letztlich zweifelt. Seine Schriften lassen keinen festen Standpunkt erkennen. So ist die Ideenlehre mehr das Produkt der Rezeption denn der Philosophie Platons.
=== Kovalente Bindung ===


Kurzgefasst kann gesagt werden, dass sich der Begriff der Idee als Vermittlung zwischen Welt als Wirkung und einer letzten Ursache des Seins verstehen lässt. Insofern kann natürlich nur im übertragenen Sinne von einem Ideenhimmel oder dergl. gesprochen werden. Vom ontologischen Status der Ideen wird im Dialog ''Phaidon'' nicht gesprochen.
Die '''kovalente Bindung''' (veraltet auch '''Atombindung''', '''Elektronenpaarbindung''' oder '''homöopolare Bindung'''), wie sie vor allem für [[organische Verbindung]]en typisch ist, entsteht zwischen Atomen mit gleicher oder vergleichbarer Elektronegativität. Eine Ionenbindung kann in diesem Fall nicht entstehen, statt dessen teilen die beteiligten Atome ein oder mehrere bindende Elektronenpaare und bilden durch Überlagerung der an der Bindung beteiligten zwei [[Atomorbital]]e ein gemeinsames bindendes und ein antibindendes '''Molekülorbital''' ('''MO''') aus, wobei aber nur das energetisch tiefer liegende bindende Molekülorbital von den beiden bindenden Elektronen besetzt wird. Die Atome werden dadurch zu einem [[Molekül]] verbunden. So verwandelt sich etwa der hochreaktive atomare [[Wasserstoff]] (H), der z.B. durch die Reaktion unedeler [[Metalle]] mit [[Säuren]] entsteht, praktisch augenblicklich in das wesentlich stabilere Wasserstoffmolekül (H<sub>2</sub>) um. Auch [[Stickstoff]] (N) und [[Sauerstoff]] (O) kommen in der [[Luft]] niemals in atomarer, sondern stets nur in molekularer Form vor, d.h. als N<sub>2</sub> bzw. O<sub>2</sub>. Schon [[w:Amadeo Avogadro|Amadeo Avogadro]] (1776-1856) unterschied zwischen Atomen (''molécules élémentaires'') und Molekülen (''molécules intégrantes'') und vermutete, dass die [[Chemische Elemente|chemischen Elemente]] in der Gasphase nicht als einzelne Atome, sondern als zweiatomige Moleküle vorliegen. Seine Ansichten gerieten aber für längere Zeit in Vergessenheit. Erst seinem Schüler [[Wikipedia:Stanislao Cannizzaro|Stanislao Cannizzaro]] (1826-1910) gelang der Nachweis, dass [[Wasserstoff]] im Gaszustand als H<sub>2</sub>-Molekül vorliegt.


== Rezeption ==
<center><gallery widths="150px" heigths="150px" caption="Die Molekülorbitale des Wasserstoffmoleküls H<sub>2</sub>">
Der ''Phaidon'' ist einer der bekanntesten Dialoge Platons. Seine Wirkung entfaltet er insbesondere durch den Argumentationsgang von dem Weiterleben der Seele nach dem Tod. Hatte Sokrates in der Apologie noch gesagt ''Nun aber ist die Zeit gekommen uns zu trennen, ich als derjenige der sterben wird, ihr als die, die weiterleben werden. Wer von uns den bessern Weg geht, das bleibt allen verborgen, außer dem Gott'', nimmt er im Phaidon eine wesentlich zuversichtlichere Haltung bezüglich des Weiterlebens der Seele nach dem Tode ein.
Wave functions binding.svg|Additive Überlagerung der Wellenfunktionen (bindend)
Dihydrogen-HOMO-phase-3D-balls.svg|Bindendes Molekülorbital
Wave functions anti-binding.svg|Subtraktive Überlagerung der Wellenfunktion (antibindend)
Dihydrogen-LUMO-phase-3D-balls.png|Antibindendes Molekülorbital
Wasserstoff-Orbitale.svg|Besetzungsschema der Molekülorbitale
</gallery></center>


Platons Dialog erscheint als recht eingängig und klar, allerdings verbirgt sich hinter dem lockeren Dialog eine sehr schwierige und logisch komplizierte philosophische Konstruktion. Daher sind in neuerer Zeit verschiedene Kommentare zu einzelnen Dialogen geschrieben worden, die dem Leser die Möglichkeit geben, sich den Themen Platons nach Gesichtspunkten neuerer Forschung zu nähern.
[[Quantenmechanik|Quantenmechanisch]] lassen sich Atombindungen näherungsweise durch die [[1927]] von [[w:Walter Heitler|Walter Heitler]] und [[w:Fritz London|Fritz London]] entwickelte [[w:Valenzstrukturtheorie|Valenzstrukturtheorie]] (VB-Theorie) oder durch die wenig später von [[w:Friedrich Hund|Friedrich Hund]] und [[w:Robert S. Mulliken|Robert S. Mulliken]] aufgestellte [[w:Molekülorbitaltheorie|Molekülorbitaltheorie]] (MO-Theorie)berechnen.
So werden zwar der Argumentation des Sokrates heute viele logische Fehler nachgewiesen, allerdings wird die These vertreten, dass Platon diese Fehler bewusst inszeniert, um seine Leser zu gründlicherem Nachdenken zu veranlassen.
Häufig wird durch eine zu sehr vereinfachende Darstellung der Ideenlehre Platons der Eindruck vermittelt, es handele sich hier um ein starres Konzept [[Ontologie|ontologischer]] Ordnungen – dass er sich aber vielmehr um das Sprachfeld einer der wichtigsten Themenfelder der Philosophie handelt, wird dabei übersehen. Nicht nur dass es keine ausformulierte [[Ideenlehre]] bei Platon gibt, dieser Begriff selbst ist nachträglich auf das Konstrukt Platons gesetzt worden, weiter ist es auch nicht zulässig, die Dialogform außer Acht zu lassen, so ist der Dialog ''Phaidon'' in seiner Argumentation eher pythagoreisch, da die Gesprächspartner [[Pythagoreer]] sind. In der modernen Rezeption wird genau dieses berücksichtigt und mehr auf die Entfaltung eines Grundproblems hingewiesen, denn als auf eine feststehende Ideenlehre. Von besonderer Bedeutung ist hier der Kommentar zum Phaidon von [[Wikipedia:Theodor Ebert (Philosoph)|Theodor Ebert]].


== Ausgaben und Übersetzungen ==
[[Datei:Ch4 hybridization.svg|mini|Die 4 bindenden sp<sup>3</sup>-[[Hybridorbitale]] von [[w:Methan|Methan]] (CH<sub>4</sub>), durch die 4 Wasserstoffatome kovalent an das zentrale Kohlenstoffatom gebunden sind.]]
* [[Wikipedia:John Burnet (Philologe)|John Burnet]] (Hrsg.): ''Plato: Phaedo''. In: ''Platonis Opera'', Bd. 1, Oxford 1958
 
* [[Platon]]: ''Phaidon'', übersetzt von Friedrich Schleiermacher und mit einem Nachwort von [[Wikipedia:Andreas Graeser|Andreas Graeser]], Stuttgart 1986. ISBN 978-3-15-000918-5
Um die [[Molekülgeometrie|geometrischen Verhältnisse]] bei Atombindungen wirklichkeitsgetreuer zu beschreiben, führte [[w:Linus Pauling|Linus Pauling]] um 1931 das Konzept der [[Hybridorbitale]] ein. Er nützte dabei die Tatsache aus, dass alle Linearkombinationen der [[Wellenfunktion]]en, die sich als Lösungen der [[Schrödingergleichung]] ergeben, gültige Lösungen derselben sind.  
* [[Platon]]: ''Phaidon''; in: Sämtliche Werke Bd. II, Hamburg 1994. ISBN 3-499-55562-X
 
* [[Platon]]: ''Drei große Dialoge. Phaidon. Das Gastmahl. Phaidros.'' Einleitung, Übersetzung und Kommentar von [[Wikipedia:Arthur Hübscher|Arthur Hübscher]], München 2002. ISBN 3-492-23478-X
Ein Beispiel möge dies verdeutlichen: Ein [[Kohlenstoff]]atom (C) verbindet sich mit vier [[Wasserstoff]]atomen (H) zu dem [[Kohlenwasserstoff]] [[w:Methan|Methan]] (CH<sub>4</sub>). Wasserstoff verfügt nur über ein einziges Elektron, das sich im Grundzustand im 1s-Orbital aufhält. Kohlenstoff hat insgesamt 6 Elektronen, von denen sich zwei in der inneren 1s-Schale befinden, die an der Bindung unbeteiligt ist. Die restlichen 4 Elektronen befinden sich in der 2. Schale und verteilen sich auf das kugelsymmetrische 2s-Orbital und die drei hantelförmigen 2p-Orbitale, d.h. auf 2p<sub>x</sub>, 2p<sub>y</sub> und 2p<sub>z</sub>, die rechtwinkelig zueinander stehen. Da die [[kovalente Bindung]] der 4 Wasserstoffatome an den Kohlenstoff durch Überlagerung der äußeren Atomorbitale erfolgt, müssten theoretisch unterschiedliche Bindungen entstehen je nach dem, ob sich das 1s-Orbital des Wasserstoffs mit dem 2s-Orbital oder einem der drei 2p-Orbitale des Kohlenstoffs überlagert. Empirisch zeigt sich allerdings, dass alle 4 Bindungen völlig gleichwertig und nach den Ecken eines [[Tetraeder]]s ausgerichtet sind. Das Problem lässt sich lösen, wenn man das 2s-Orbital und die drei 2p-Orbitale durch Linearkombination zu vier gleichwertigen sp<sup>3</sup>-Hybridorbitalen umwandelt, die tetraedrisch ausgerichtet und mit je einem Elektron besetzt sind.
* [[Platon]], ''Phaidon''. Übersetzung und Kommentar von Theodor Ebert, Göttingen 2004.
 
* [[Platon]]: ''Phaidon''. Griechisch–deutsch, übersetzt und herausgegeben von [[Wikipedia:Barbara Zehnpfennig|Barbara Zehnpfennig]], 2. Auflage, Hamburg 2008. ISBN 978-3-7873-1859-9
Unterscheiden sich die Elektronegativitäten der Bindungspartner voneinander, entsteht eine '''polare Atombindung''', bei der sich die miteinander verbunden Atome zwar nicht zu [[Ion]]en verwandeln, aber doch positive und negative Partialladungen tragen.
* [[Friedrich Schleiermacher]] (Übersetzer): ''Phaidon''. In: Erich Loewenthal (Hrsg.): ''Platon: Sämtliche Werke in drei Bänden'', Bd. 1, unveränderter Nachdruck der 8., durchgesehenen Auflage, Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt 2004, ISBN 3-534-17918-8, S. 729–811 (nur Übersetzung)
 
* [[Wikipedia:Otto Apelt|Otto Apelt]] (Übersetzer): ''Platon: Phaidon oder Über die Unsterblichkeit der Seele''. In: Otto Apelt (Hrsg.): ''Platon: Sämtliche Dialoge'', Bd. 2, Meiner, Hamburg 2004, ISBN 3-7873-1156-4 (Übersetzung mit Einleitung und Erläuterungen; Nachdruck der 3. Auflage, Leipzig 1923)
==== Koordinative Bindung ====
 
Die '''koordinative Bindung''' (auch '''Donator-Akzeptor-Bindung''' oder veraltet '''dative Bindung''') ist eine besondere Form der Elektronenpaarbindung, bei der das bindende Elektronenpaar allein von einem der beiden Bindungspartner (dem ''Donator'') bereitgestellt wird. Sie bildet die Grundlage der '''Komplexchemie'''. Die koordinativ an das '''Zentralatom''' gebundenen Atome, Ionen oder Moleküle werden als '''Liganden''' (von [[lat.]] ''ligare'' „binden“) bezeichnet. Als Zentralatome kommen vor allem [[Metalle]] infrage, die über freie [[d-Orbital]]e verfügen, wie etwa [[Kupfer|Cu<sup>2+</sup>]], [[Magnesium|Mg<sup>2+</sup>]], [[Eisen|Fe<sup>2+</sup>]], [[Eisen|Fe<sup>3+</sup>]], [[Eisen|Fe<sup>0</sup>]], [[Chrom|Cr<sup>0</sup>]], [[Nickel|Ni<sup>2+</sup>]] und [[Nickel|Ni<sup>0</sup>]].
 
So sind etwa die vier [[w:Ammoniak|Ammoniak]]-Moleküle (NH<sub>3</sub>) in dem tiefblauen [[w:Tetraamminkupfersulfat|Tetraamminkupfer(II)-sulfat]] [Cu(NH<sub>3</sub>)<sub>4</sub>]SO<sub>4</sub> koordinativ über das einsame Elektronenpaar des [[Stickstoff]]s an das zentrale Kupferatom gebunden.
 
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Auf ähnliche Weise ist auch das [[Kristallwasser]] in dem blauen [[w:Kupfersulfat|Kupfersulfat-Pentahydrat]] Cu[SO<sub>4</sub>]·5H<sub>2</sub>O und ähnlichen [[Salze]]n koordinativ  gebunden. Treibt man das Kristallwasser durch Erhitzen aus, bleibt das kristallwasserfrei farblos weißliche Kupfersulfat CuSO<sub>4</sub> zurück.
 
=== Metallische Bindung ===
 
[[Metalle]] haben nur relativ wenige Außenelektronen und geben diese auch ohne Reaktionspartner leicht ab. Dadurch entstehen leicht bewegliche freie Elektronen, die den Metallen ihre hohe [[Elektrische Leitfähigkeit|elektrische]] und [[Wärmeleitung|thermische Leitfähigkeit]] verleiht.
 
== Siehe auch ==
 
* {{WikipediaDE|Chemische Bindung}}
* {{WikipediaDE|Ionische Bindung}}
* {{WikipediaDE|Kovalente Bindung}}
* {{WikipediaDE|Metallische Bindung}}
* {{WikipediaDE|Van-der-Waals-Kräfte}}
* {{WikipediaDE|Wasserstoffbrückenbindung}}


== Literatur ==
== Literatur ==
* Torsten Menkhaus: ''Eidos, Psyche und Unsterblichkeit. Ein Kommentar zu Platons Phaidon'', Frankfurt und London 2003
* [[Wikipedia:Franz von Kutschera|Franz von Kutschera]]: ''Platons Philosophie II'', Paderborn 2002
* [[Wikipedia:David Bostock|David Bostock]]: ''Plato’s Phaedo'', Oxford 1986
* [[Wikipedia:Dorothea Frede|Dorothea Frede]]: ''Platons Phaidon, Werkinterpretation'', Darmstadt 1999
* [[Joachim Stiller]]: [http://joachimstiller.de/download/philosophie_platon_phaidon.pdf Platon: Phaidon - Anmerkungen] PDF


== Weblinks ==
* [[Viktor Gutmann]], Edwin Hengge: ''Allgemeine und anorganische Chemie'', 5. Auflage, Verlag Chemie, Weinheim 1990, ISBN 978-3527281596
* [http://books.google.com/books?id=BjoLAAAAQAAJ&pg=PA17 Phaidon, in F. Schleiermacher ''Platons Werke'' Teil 2, Band 3, 3. Aufl. 1861] in Google Books
* A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: ''Lehrbuch der Anorganischen Chemie'', 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1
* [http://www.zeno.org/Philosophie/M/Platon/Phaidon Deutsche Übersetzung] nach Schleiermacher von 1809 bei [[Wikipedia:Zeno.org|Zeno.org]] (ohne Abschnittszählung)
* K. P. C. Vollhardt, Neil E. Schore, Holger Butenschön (Hrsg.): ''Organische Chemie'', 5. Auflage, Wiley-VCH 2011, ISBN 978-3527327546
* {{IEP|http://www.iep.utm.edu/phaedo/|Plato’s Phaedo|Tim Connolly}}
* Paula Y. Bruice: ''Organische Chemie: Studieren kompakt'', 5. Auflage, Pearson Studium 2011, ISBN 978-3868941029, eBook {{ASIN|B00QV6QM0O}}


== Einzelnachweise ==
== Einzelnachweise ==
<references />
<references />


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Version vom 1. Januar 2019, 15:53 Uhr

Die chemische Bindung verbindet Atome oder Ionen zu Molekülen bzw. chemischen Verbindungen, die energetisch stabiler sind als die getrennten Bestandteile. Sie beruht auf der Wechselwirkung der Elektronen aus der äußersten Elektronenschale der an der Bindung beteiligten Atome.

Grundlagen

Atome bestehen nach heutiger naturwissenschaftlicher Sicht aus einem elektrisch positiv geladenen Atomkern und einer Hülle aus negativ geladenen Elektronen. Als Teilchen mit halbzahligen Spin sind sie nach den Gesetzen der Quantentheorie sogenannte Fermionen, die dem Pauli-Prinzip unterliegen, nach dem die Elektronen der Hülle nicht in allen Quantenzahlen übereinstimmen dürfen. Sie können sich daher nicht im untersten, energieärmsten Niveau zusammendrängen, sondern müssen sich auch auf höhere, ausgedehntere und energiereichere Elektronenschalen bzw. Atomorbitale verteilen. Sie bedingen dadurch die relativ große räumliche Ausdehnung der Elektronenhülle, die den Atomkern um das 20.000- bis 150.000-fache übertrifft. Die Elektronen der äußersten Schale, der sogenannten Valenzschale, bestimmen die chemische Eigenschaften eines Atoms und seine Stellung im Periodensystem der chemischen Elemente.

Bindungslängen und Bindungswinkel des Wassermoleküls (H2O)

Die Valenzschale erreicht ihren energetisch stabilsten Zustand, wenn sie mit der maximal möglichen Zahl von Elektronen vollständig aufgefüllt ist. Das ist aber nur bei den Edelgasen der Fall, die entsprechend reaktionsträge sind, da sie ihren stabilsten Zustand bereits erreicht haben. Atome mit unvollständig aufgefüllter Valenzschale können sich dadurch stabilisieren, dass sie solange von ihren Bindungspartnern Elektronen aufnehmen oder an diese abgeben, bis sie eine vollkommen abgeschlossene Außenschale erreicht haben. Die so aneinander gebunden Atome erreichen damit gemeinsam ihren stabilsten, energieärmsten Zustand. Nach der von Gilbert Newton Lewis und Walther Kossel 1916 formulierten Edelgasregel sind chemische Verbindungen besonders stabil, wenn die daran beteiligten Atome die im Periodensystem nächstgelegene Edelgaskonfiguration ausbilden können. Mit Ausnahme des Heliums haben die Edelgase 8 Außenelektronen. Nach der darauf basierenden Oktettregel sind Verbindungen besonders stabil, wenn die gebundenen Atome dadurch 8 Elektronen haben und dadurch der Edelgaskonfiguration entsprechen.

Um eine chemische Bindung wieder zu spalten, muss eine entsprechende Bindungsenergie aufgewendet werden, die man meist in Joule pro Mol angibt. Die Bindungslänge ergibt sich aus dem von Atomkern zu Atomkern gemessene Abstand der aneinander gebundenen Atome. Bei kristallinen Feststoffen kann sie experimentell durch Kristallstrukturanalyse ermittel werden und liegt bei kovalenten Bindungen je nach den beteiligten Atomsorten typischerweise zwischen etwa 75 und 250 pm (1 pm = 10−12 m). Auf diesem Weg lassen sich auch die Bindungswinkel zwischen den einzelnen Bindungen eines Moleküls ermitteln. Bindungslängen und Bindungswinkel bestimmen die Molekülgeometrie, die sich durch entsprechende Strukturformeln veranschaulichen lässt.

Elektronegativität

Eine relatives Maß für die Fähigkeit von Atomen, Elektronen zur Auffüllung ihrer Valenzschale an sich zu ziehen, bietet das 1932 von Linus Pauling (1901-1994) eingeführte Konzept der Elektronegativität (kurz: EN; Formelzeichen ). Atome mit nahezu vollständig gesättigter Valenzschale, wie etwa die Halogene, nehmen sehr leicht Elektronen auf und haben eine entsprechend hohe Elektronegativität. Atome mit nur wenigen Außenelektronen, wie etwa die Alkalimetalle, geben diese leicht an ihre Bindungspartner ab und haben daher eine geringe Elektronegativität.

Bindungsarten

Auf rein physischer Ebene entsprechen die drei Grundtypen der chemischen Bindung den Tria Principia des Paracelsus[1]:

Ionische Bindung

Ausschnitt aus der kubischen Kristallstruktur des Natriumchlorids.

Die ionische Bindung (auch: Ionenbindung) entsteht zwischen chemischen Elementen, deren Atome sich stark in ihrer Elektronegativität unterscheiden. Das Atom mit der geringeren Elektronegativität gibt dadurch sehr leicht seine Außenelektronen an das elektronegativere Atom ab und wird dadurch wegen der nun überwiegenden Kernladung zu einem ein- oder mehrfach positiv geladenen Kation. Im Gegenzug erhält das elektronegativere Atom eine negative Überschussladung und wird dadurch in gleichem Maß zu einem negativ geladenen Anion. Die gegensätzlich geladenen Ionen werden durch die elektrostatische Anziehung fest aneinander gebunden und fügen sich in ein regelmäßig geordnetes Kristallgitter ein. Dadurch entstehen salzartige, meist schwer schmelzbarer Ionenkristalle, die die Grundlage der Mineralwelt bilden. Ein typisches Beispiel ist das aus Natrium und Chlor gebildete Natriumchlorid (NaCl), das als Kochsalz wohlbekannt ist. Jedes Na+-Ion (grau) ist von 6 oktaedrisch angeordneten Cl--Ionen (grün) umgeben, von denen jedes wiederum von 6 Na+-Ionen umgeben ist. Die Anzahl der nächsten Nachbarn im Kristallgitter, die hier für beiden Ionensorten 6 beträgt, wird als Koordinationszahl (KZ) bezeichnet. Das Koordinationspolyeder ist jeweils ein Oktaeder (siehe Zeichnung).

Kovalente Bindung

Die kovalente Bindung (veraltet auch Atombindung, Elektronenpaarbindung oder homöopolare Bindung), wie sie vor allem für organische Verbindungen typisch ist, entsteht zwischen Atomen mit gleicher oder vergleichbarer Elektronegativität. Eine Ionenbindung kann in diesem Fall nicht entstehen, statt dessen teilen die beteiligten Atome ein oder mehrere bindende Elektronenpaare und bilden durch Überlagerung der an der Bindung beteiligten zwei Atomorbitale ein gemeinsames bindendes und ein antibindendes Molekülorbital (MO) aus, wobei aber nur das energetisch tiefer liegende bindende Molekülorbital von den beiden bindenden Elektronen besetzt wird. Die Atome werden dadurch zu einem Molekül verbunden. So verwandelt sich etwa der hochreaktive atomare Wasserstoff (H), der z.B. durch die Reaktion unedeler Metalle mit Säuren entsteht, praktisch augenblicklich in das wesentlich stabilere Wasserstoffmolekül (H2) um. Auch Stickstoff (N) und Sauerstoff (O) kommen in der Luft niemals in atomarer, sondern stets nur in molekularer Form vor, d.h. als N2 bzw. O2. Schon Amadeo Avogadro (1776-1856) unterschied zwischen Atomen (molécules élémentaires) und Molekülen (molécules intégrantes) und vermutete, dass die chemischen Elemente in der Gasphase nicht als einzelne Atome, sondern als zweiatomige Moleküle vorliegen. Seine Ansichten gerieten aber für längere Zeit in Vergessenheit. Erst seinem Schüler Stanislao Cannizzaro (1826-1910) gelang der Nachweis, dass Wasserstoff im Gaszustand als H2-Molekül vorliegt.

  • Die Molekülorbitale des Wasserstoffmoleküls H<sub
  • Additive Überlagerung der Wellenfunktionen (bindend)

    Additive Überlagerung der Wellenfunktionen (bindend)

  • Bindendes Molekülorbital

    Bindendes Molekülorbital

  • Subtraktive Überlagerung der Wellenfunktion (antibindend)

    Subtraktive Überlagerung der Wellenfunktion (antibindend)

  • Antibindendes Molekülorbital

    Antibindendes Molekülorbital

  • Besetzungsschema der Molekülorbitale

    Besetzungsschema der Molekülorbitale

Quantenmechanisch lassen sich Atombindungen näherungsweise durch die 1927 von Walter Heitler und Fritz London entwickelte Valenzstrukturtheorie (VB-Theorie) oder durch die wenig später von Friedrich Hund und Robert S. Mulliken aufgestellte Molekülorbitaltheorie (MO-Theorie)berechnen.

Die 4 bindenden sp3-Hybridorbitale von Methan (CH4), durch die 4 Wasserstoffatome kovalent an das zentrale Kohlenstoffatom gebunden sind.

Um die geometrischen Verhältnisse bei Atombindungen wirklichkeitsgetreuer zu beschreiben, führte Linus Pauling um 1931 das Konzept der Hybridorbitale ein. Er nützte dabei die Tatsache aus, dass alle Linearkombinationen der Wellenfunktionen, die sich als Lösungen der Schrödingergleichung ergeben, gültige Lösungen derselben sind.

Ein Beispiel möge dies verdeutlichen: Ein Kohlenstoffatom (C) verbindet sich mit vier Wasserstoffatomen (H) zu dem Kohlenwasserstoff Methan (CH4). Wasserstoff verfügt nur über ein einziges Elektron, das sich im Grundzustand im 1s-Orbital aufhält. Kohlenstoff hat insgesamt 6 Elektronen, von denen sich zwei in der inneren 1s-Schale befinden, die an der Bindung unbeteiligt ist. Die restlichen 4 Elektronen befinden sich in der 2. Schale und verteilen sich auf das kugelsymmetrische 2s-Orbital und die drei hantelförmigen 2p-Orbitale, d.h. auf 2px, 2py und 2pz, die rechtwinkelig zueinander stehen. Da die kovalente Bindung der 4 Wasserstoffatome an den Kohlenstoff durch Überlagerung der äußeren Atomorbitale erfolgt, müssten theoretisch unterschiedliche Bindungen entstehen je nach dem, ob sich das 1s-Orbital des Wasserstoffs mit dem 2s-Orbital oder einem der drei 2p-Orbitale des Kohlenstoffs überlagert. Empirisch zeigt sich allerdings, dass alle 4 Bindungen völlig gleichwertig und nach den Ecken eines Tetraeders ausgerichtet sind. Das Problem lässt sich lösen, wenn man das 2s-Orbital und die drei 2p-Orbitale durch Linearkombination zu vier gleichwertigen sp3-Hybridorbitalen umwandelt, die tetraedrisch ausgerichtet und mit je einem Elektron besetzt sind.

Unterscheiden sich die Elektronegativitäten der Bindungspartner voneinander, entsteht eine polare Atombindung, bei der sich die miteinander verbunden Atome zwar nicht zu Ionen verwandeln, aber doch positive und negative Partialladungen tragen.

Koordinative Bindung

Die koordinative Bindung (auch Donator-Akzeptor-Bindung oder veraltet dative Bindung) ist eine besondere Form der Elektronenpaarbindung, bei der das bindende Elektronenpaar allein von einem der beiden Bindungspartner (dem Donator) bereitgestellt wird. Sie bildet die Grundlage der Komplexchemie. Die koordinativ an das Zentralatom gebundenen Atome, Ionen oder Moleküle werden als Liganden (von lat. ligare „binden“) bezeichnet. Als Zentralatome kommen vor allem Metalle infrage, die über freie d-Orbitale verfügen, wie etwa Cu2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, Fe0, Cr0, Ni2+ und Ni0.

So sind etwa die vier Ammoniak-Moleküle (NH3) in dem tiefblauen Tetraamminkupfer(II)-sulfat [Cu(NH3)4]SO4 koordinativ über das einsame Elektronenpaar des Stickstoffs an das zentrale Kupferatom gebunden.

Ein Metallgitter aus positiv geladenen Atomrümpfen, die von frei beweglichen Elektronen umgeben sind.

Auf ähnliche Weise ist auch das Kristallwasser in dem blauen Kupfersulfat-Pentahydrat Cu[SO4]·5H2O und ähnlichen Salzen koordinativ gebunden. Treibt man das Kristallwasser durch Erhitzen aus, bleibt das kristallwasserfrei farblos weißliche Kupfersulfat CuSO4 zurück.

Metallische Bindung

Metalle haben nur relativ wenige Außenelektronen und geben diese auch ohne Reaktionspartner leicht ab. Dadurch entstehen leicht bewegliche freie Elektronen, die den Metallen ihre hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit verleiht.

Siehe auch

Literatur

Einzelnachweise

  1. ↑ Gutmann/Hengge, S. 3
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