Ionenbindung
Die Ionenbindung hält Salze wie Kochsalz zusammen. Positiv geladene Metall-Ionen und negativ geladene Nichtmetall-Ionen ziehen sich an und bilden ein festes Ionengitter.
Bei der Ionenbindung gibt ein Metall-Atom Elektronen an ein Nichtmetall-Atom ab. Die entstandenen Ionen ziehen sich wegen ihrer entgegengesetzten Ladung an.
- Natrium-Atom: Hat auf der äußeren Schale nur ein Elektron. Dieses gibt es leicht ab.
- Elektron: Wandert vom Natrium-Atom zum Chlor-Atom (Elektronenübergang).
- Chlor-Atom: Hat außen sieben Elektronen und nimmt eines auf. Dann sind es acht.
- Natrium-Ion: Na⁺: ein Elektron weniger, also einfach positiv geladen. Außen stehen jetzt acht Elektronen.
- Chlorid-Ion: Cl⁻: ein Elektron mehr, also einfach negativ geladen. Außen stehen acht Elektronen.
- Ionenbindung: Die entgegengesetzt geladenen Ionen ziehen sich an. Diese Anziehung ist die Ionenbindung.
- Ionengitter: Im Kochsalz-Kristall wechseln sich Natrium- und Chlorid-Ionen regelmäßig ab und halten sich gegenseitig fest. Gezeichnet ist ein flacher Ausschnitt, im echten Kristall hat jedes Ion sechs Nachbarn.
Wie die Ionenbindung entsteht
Am Ende haben beide außen acht!
Atome sind besonders stabil, wenn ihre äußere Schale voll besetzt ist, meist mit acht Elektronen. So sind die Edelgase gebaut. Andere Atome erreichen diesen Zustand, indem sie Elektronen abgeben oder aufnehmen.
Das Natrium-Atom hat auf seiner äußeren Schale nur ein Elektron. Gibt es dieses ab, ist die Schale darunter mit acht Elektronen die neue äußere Schale. Das Chlor-Atom hat außen sieben Elektronen. Nimmt es eines auf, sind es acht. Das Elektron wandert also vom Natrium zum Chlor. Diesen Vorgang nennt man Elektronenübergang.
In der Zeichnung ist die innerste Schale mit zwei Elektronen weggelassen, damit du die äußeren Schalen besser siehst.
Aus Atomen werden Ionen
Nach dem Elektronenübergang sind beide Teilchen geladen. Das Natrium-Ion hat ein Elektron weniger als Protonen und ist deshalb einfach positiv geladen: Na⁺. Das Chlorid-Ion hat ein Elektron mehr und ist einfach negativ geladen: Cl⁻. Positive Ionen heißen Kationen, negative Anionen.
Weil sich entgegengesetzte Ladungen anziehen, halten die Ionen fest zusammen. Diese Anziehung ist die Ionenbindung.
Das Ionengitter
In einem Salzkristall liegen nicht einzelne Paare, sondern sehr viele Ionen in einem regelmäßigen Gitter. Im Kochsalz ist jedes Natrium-Ion von sechs Chlorid-Ionen umgeben und jedes Chlorid-Ion von sechs Natrium-Ionen. Die Anziehung wirkt in alle Richtungen gleichzeitig.
Eigenschaften von Salzen
Aus dem Aufbau im Ionengitter folgen typische Eigenschaften:
- Salze schmelzen erst bei hohen Temperaturen, weil die Anziehung zwischen den Ionen stark ist.
- Salzkristalle sind hart, aber spröde. Bei einem Schlag verschieben sich die Schichten, gleich geladene Ionen stoßen sich ab, und der Kristall bricht.
- Festes Salz leitet keinen Strom. Geschmolzen oder in Wasser gelöst leitet es gut, weil sich die Ionen dann bewegen können.
Ionenbindung oder Elektronenpaarbindung?
Eine Ionenbindung entsteht typischerweise zwischen einem Metall und einem Nichtmetall, etwa Natrium und Chlor. Das Metall gibt Elektronen leicht ab, das Nichtmetall nimmt sie gern auf. Verbinden sich dagegen zwei Nichtmetalle, wie in Wasser, teilen sie sich Elektronenpaare. Das ist eine Elektronenpaarbindung.
Häufige Fehler bei der Ionenbindung
Das Natrium-Atom nimmt ein Elektron auf.
Umgekehrt: Das Metall-Atom gibt Elektronen ab und wird positiv. Das Nichtmetall-Atom nimmt sie auf und wird negativ.
Kochsalz besteht aus NaCl-Molekülen.
Salze bilden keine Moleküle, sondern ein Ionengitter. NaCl ist eine Verhältnisformel: Auf jedes Natrium-Ion kommt ein Chlorid-Ion.
Aus Chlor wird ein Chlor-Ion.
Das negativ geladene Ion heißt Chlorid-Ion. Nichtmetall-Ionen bekommen die Endung -id, zum Beispiel Oxid oder Sulfid.
Übungen zur Ionenbindung mit Lösungen
Versuch es erst selbst, dann vergleiche mit der Lösung.
Ein Magnesium-Atom hat zwei Außenelektronen. Welche Ladung hat das Magnesium-Ion?
Lösung zeigen zu Aufgabe 1
Mg²⁺. Das Atom gibt beide Außenelektronen ab und hat dann zwei negative Ladungen weniger, also zweifach positiv.
Magnesium-Ionen (Mg²⁺) und Chlorid-Ionen (Cl⁻) bilden ein Salz. Wie lautet die Verhältnisformel?
Lösung zeigen zu Aufgabe 2
MgCl₂. Für die zwei positiven Ladungen eines Magnesium-Ions braucht es zwei Chlorid-Ionen.
Warum leitet festes Kochsalz keinen Strom, in Wasser gelöst aber schon?
Lösung zeigen zu Aufgabe 3
Im festen Salz sitzen die Ionen fest im Gitter. In der Lösung können sie sich frei bewegen und so die Ladung transportieren.
Ist die Bindung im Wassermolekül (H₂O) eine Ionenbindung?
Lösung zeigen zu Aufgabe 4
Nein. Wasserstoff und Sauerstoff sind beides Nichtmetalle. Sie teilen sich Elektronenpaare, das ist eine Elektronenpaarbindung.
Quellen
- Chemistry 2e, 7.1 Ionic Bonding, OpenStax, Rice University
- Ionenbindung, Lexikon der Physik, Spektrum Akademischer Verlag
- LehrplanPLUS Gymnasium, Chemie 8 (NTG), Lernbereich 4: Ionengitter, Verhältnisformeln und Eigenschaften von Salzen, ISB Bayern
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