Was hält Atome zusammen?

Atome sind nicht einfach nur einzelne Einheiten, allerdings können Bindungen miteinander eingehen die sie zu Molekülen und Festkörpern verbinden. Diese Bindungen werden durch verschiedene Kräfte verursacht. Zu den wichtigsten zählen Elektronenpaarbindungen, Ionenbindungen, Wasserstoffbrücken, Dipole, Van-der-Waals-Kräfte und Pi-Wechselwirkungen.

Elektronenpaarbindungen sind gemeinsame Bindungen zwischen zwei Atomen, bei denen sie sich jeweils ein Elektron teilen. Durch diesen Austausch von Elektronen werden die Elektronenwolken der beiden Atome überlappend und elektrostatisch angezogen, mittels welchem eine starke Bindung entsteht. Beispielsweise besteht ein Wassermolekül aus einem Sauerstoffatom, das mit zwei Wasserstoffatomen kovalent verbunden ist.

Ionenbindungen entstehen wenn ein Atom Elektronen an ein anderes Atom abgibt oder aufnimmt um ein stabiles elektrisches Ladungsgleichgewicht zu erreichen. Dadurch entstehen Ionen – die sich aufgrund von elektrostatischen Anziehungskräften anziehen. Ein bekanntes Beispiel für eine Ionenbindung ist das Kochsalz, bei dem Natrium- und Chloridionen miteinander verbunden sind.

Wasserstoffbrücken entstehen durch die Anziehungskraft zwischen einem positiv geladenen Wasserstoffatom und einem negativ geladenen Atom eines anderen Moleküls. Diese Bindungen sind schwächer als Elektronenpaarbindungen spielen aber eine wichtige Rolle in vielen biologischen und chemischen Systemen.

Dipole entstehen wenn sich die Elektronenwolken eines Moleküls asymmetrisch verteilen und dadurch ein positives und ein negatives Ende des Moleküls entsteht. Diese Ladungsunterschiede verursachen Anziehungskräften zwischen den Molekülen.

Van-der-Waals-Kräfte sind schwache Kräfte die zwischen nicht polaren Molekülen auftreten. Sie beruhen auf kurzzeitigen Fluktuationen der Elektronenwolken und führen zu vorübergehenden Ladungsverteilungen die dann elektrostatisch angezogen werden.

Pi-Wechselwirkungen sind spezielle Bindungen die zwischen zwei Molekülen auftreten, bei denen sich Elektronen in aromatischen Ringen überlappen. Diese Wechselwirkungen sind ähnlich wie schwächer als Elektronenpaarbindungen, spielen aber eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung von Molekülstrukturen.

Insgesamt sind es also die verschiedenen Arten von chemischen Bindungen und Wechselwirkungen die dafür sorgen, dass Atome aneinander kleben und sich zu Molekülen und Festkörpern verbinden. Es ist die Anziehung der Elektronenwolken die zwischen den Atomen wirkt und sie zusammenhält.