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Lexikon der Biologie: chemische Bindung

chemische Bindung, die Bindung, die die Vereinigung von Atomen zu den Molekülen ( vgl. Abb. )oder auch die Aneinanderlagerung von Molekülen verursacht. a) Ionenbindung (heteropolare Bindung, polare Bindung oder Elektrovalenz): Abgabe bzw. Aufnahme von einem oder mehreren Elektronen der Bindungspartner, z. B.

+



[Na]+[

] (Außenelektronen sind durch Punkte wiedergegeben; dadurch Entstehung geladener Atome [Ionen]). Die zwischen den entgegengesetzt geladenen Ionen wirkenden Anziehungskräfte F folgen dem Coulombschen Gesetz: F = f e+ · e/r2 (e+ Ladung des Kations, e Ladung des Anions, r Abstand der beiden Ionen und f Proportionalitätsfaktor). Die durch Ionenbindung zusammengehaltenen Stoffe liegen nicht als Einzelmoleküle vor. Vielmehr sind sie entweder in polaren Lösungsmitteln, wie Wasser, gelöst (Lösung, Löslichkeit, Polarität) und dabei mehr oder weniger in die betreffenden Anionen und Kationen dissoziiert (Dissoziation), oder sie bilden die feste Form von Kristallgittern, in denen ebenfalls Anionen und Kationen an räumlich getrennten Positionen fixiert sind. Stoffe mit Ionenbindung werden allgemein als Salze bezeichnet. b) Atombindung (homöopolare Bindung, unpolare Bindung oder Kovalenz): 2 Atome teilen sich gemeinsam ein oder mehrere Elektronenpaare, z. B.

+





. c) Metallbindung: Metallatome geben ein oder mehrere Elektronen ab, und die so entstehenden positiv geladenen Metallionen werden von den negativen Elektronen zusammengehalten, z. B.

+



[Na]+:[Na]+. d) Van der Waalssche Bindung: ist um sehr viel schwächer als die übrigen Bindungen. Sie beruht auf elektrostatischer Anziehung zwischen Dipolen und wirkt zwischen Molekülen von Gasen und flüchtigen, flüssigen und festen Stoffen. Zwischen den einzelnen Bindungstypen, die als Grenzfälle zu betrachten sind, sind Übergänge möglich, und in der Mehrzahl der chemischen Bindungen sind Übergangstypen realisiert, so daß eine eindeutige Systematik sehr erschwert wird. Eine Reihe anderer Bindungsweisen, wie Ionen-Dipol-Bindung und Dipol-Dipol-Bindung, Wasserstoff(brücken-)Bindung, koordinative Bindung und Komplexbindung (Komplexverbindungen), können zum Teil in obige Hauptgruppen eingereiht werden. – In Biomolekülen sind mit Ausnahme der Metallbindung alle Bindungstypen vertreten. Die nicht räumlich gerichteten van der Waalsschen Bindungen zwischen hydrophoben Bereichen und die räumlich gerichteten Wasserstoffbrückenbindungen sind von besonderer biologischer Bedeutung, da sie für die spezifische Wechselwirkung von Biomolekülen (z. B. bei der Bindung von Substratmolekülen durch Enzyme oder bei Erkennungsreaktionen zwischen Makromolekülen [Biopolymere, makromolekulare chemische Verbindungen] wie tRNA, Ribosom und mRNA) und für die Ausbildung von Sekundärstrukturen und Tertiärstrukturen der Makromoleküle (Nucleinsäuren, Doppelschichten der Membran, Polysaccharide, Proteine) verantwortlich sind. – Bedeutende Beiträge zur Erforschung der chemischen Bindung leisteten u. a. J.J. von Berzelius, J.B.A. Dumas, R.A.C.E. Erlenmeyer, F.A. Kékulé von Stradonitz, G.N. Lewis, J. Loschmidt, L.C. Pauling. – Chemie, chemische Elemente, chemische Energie, chemische Reaktion, chemische Verbindungen.

H.K./M.B.




chemische Bindung

Raummodelle einiger Moleküle und Kristallgitter

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