Moleküle und chemische Verbindungen

Wir sind alle verschieden. Einige von uns hängen gerne mit vielen Freunden ab. Andere bevorzugen es, alleine zu sein. Und dann sind da noch die besten Freunde, die ständig beisammen sind. So ist es auch mit Atomen.

Argon ist gerne allein. Metallatome, wie Eisen, sammeln sich in großen Gruppen – Milliarden von ihnen. Stickstoffatome bleiben hingegen oft paarweise dicht beieinander. Aber was genau bestimmt das Sozialverhalten der Atome? Es sind die Elektronen in der äußersten Elektronenhülle – die Valenzelektronen.

Zählt ein Atom acht Elektronen in seiner Valenzschale – so ist es zufrieden. Es muss sich mit keinem anderen Atom verbinden. Das ist etwa beim Gas Argon der Fall. In der Welt der Atome ist Acht eine magische Zahl. Atome bevorzugen acht Valenzelektronen – deshalb der Name "Oktettregel" oder "Acht-Elektronen-Regel".

Metallatome müssen Elektronen abstoßen, um in ihren äußersten Elektronenschalen genau acht zu haben. Die so abgestoßenen Elektronen sausen umher und gehören keinem bestimmten Atom an. Das ermöglicht Metalltomen, mit Milliarden von Atomen Klumpen zu bilden. So wie diese Eisenatome. Die Valenzelektronen wirken als Klebstoff, der die Metallatome zusammenhält.

Es gibt auch Atome, die in ihren Außenschalen weniger als acht Elektronen aufweisen. Sie wählen eine andere Methode, um auf acht zu kommen. Sie bilden kleinere Einheiten, in denen sie einige ihrer Valenzelektronen miteinander teilen. Anstatt, wie in Metallen, zu keinem Atom zu gehören, sind diese gemeinsamen Elektronen Teil beider Atome. Diese kleinen Gruppen von Atomen werden Moleküle genannt.

Ein Molekül kann aus zwei oder drei oder vier... bis zu mehreren tausend Atomen bestehen. So ein Molekül ist also eine kleine Gruppe von Atomen, die miteinander verbunden sind. Moleküle können aus Atomen des gleichen Elements bestehen – wie dieses Stickstoffmolekül oder dieses Schwefelmolekül. Oder sie bestehen aus Atomen von verschiedenen Elementen, wie dieses Wassermolekül.

Sind Moleküle aus verschiedenen Elementen zusammengesetzt, haben sie eine neue Verbindung gebildet. Wasser ist keine Mischung aus Sauerstoff und Wasserstoff. Sondern eine chemische Verbindung aus den beiden Elementen. Eine Verbindung hat gewöhnlich ganz andere Eigenschaften als die Elemente, aus denen sie besteht. Nehmen wir Natriumchlorid als Beispiel – gewöhnliches Speisesalz.

Natrium ist ein ätzendes Metall. Chlor ist ein giftiges, ätzendes Gas. Zusammengesetzt in einer Verbindung sind sie indes... harmlos. Einige Moleküle werden ziemlich locker zusammengehalten.

Sie lassen sich leicht zersetzen oder tauschen Atome mit anderen Molekülen aus. Andere Moleküle sind indes stabiler. Sind solche Atome miteinander verbunden, neigen sie dazu, Teil dieses Moleküls zu bleiben. So wie beste Freunde, die in jedem Fall zusammenhalten. Warum bevorzugen Atome wie Argon, allein zu sein?

Weil sie acht Elektronen in ihrer äußersten Schale aufweisen. Warum lieben es Eisenatome, mit vielen anderen abzuhängen? Weil sie einige ihrer Elektronen rausgeschmissen haben. Die umherschwirrenden Elektronen halten diese Eisenatome wie Klebstoff zusammen. Warum verhalten sich Stickstoffatome wie zwei beste Freunde, die stets zusammenhängen und alle anderen ignorieren?

Weil sie ein Molekül gebildet haben, in dem sie einige ihrer Elektronen miteinander teilen. Das Verhalten der Atome in diesen drei Fällen erklärt sich damit, dass sie acht Elektronen in ihrer äußeren Elektronenhülle haben möchten. Sie sind also zufrieden und wollen mit niemand anderem spielen. Nimm's nicht persönlich, Leon!