Ionenbindung

Die Ionenbindung führt zur Bildung von Salzen. Ein bekanntes Salz ist Natriumchlorid, das für uns lebensnotwendige Kochsalz. Salzformeln verweisen auf den Aufbau der Kristallgitter von Salzen.

Arbeitsmittel

Grundlagen

Bei der Ionenbindung geben Metallatome ihre Außenelektronen an Nichtmetallatome ab. Durch die Elektronenabgabe bilden sich Metall-Kationen (positiv geladen). Durch die Elektronenaufnahme der Nichtmetallatome bilden sich Nichtmetall-Anionen (negativ geladen). Aufgrund der unterschiedlichen Ladungen von Kation und Anion ziehen sich diese durch elektrostatische Wechselwirkungen an.

Ladung von Ionen

Ladung von Kationen

Metalle geben ihre Außenelektronen ab, um eine volle Außenschale zu erreichen. Die dadurch positiv geladenen Ionen nennt man Kationen. Die positive Ladung des Ions entspricht der Anzahl der abgegebenen Elektronen: Magnesium aus der zweiten Hauptgruppe hat zwei Außenelektronen und gibt beide ab. Die Protonen im Kern sind in der Überzahl – die Ladung des Ions ist somit 2+ (man schreibt: Mg2+).

Entstehung eines Kations

Ladung von Anionen

Nichtmetalle nehmen Elektronen auf, um eine volle Außenschale zu erreichen. Die dadurch negativ geladenen Ionen nennt man Anionen. Die negative Ladung des Ions entspricht der Anzahl der aufgenommenen Elektronen: Sauerstoff aus der 6. Hauptgruppe hat 6 Außenelektronen und nimmt daher noch 2 auf. Die Ladung der Ionen ist daher 2- (O2-). Man kann die Ladung der Anionen (in den meisten Fällen) auch berechnen: Nummer der Hauptgruppe minus 8.

Entstehung eines Anions

Salze und Salzformeln

Durch die elektrostatische Anziehung zwischen Kationen und Anionen entstehen regelmäßige Gitter, die als Kristallgitter, Ionengitter oder Salze bezeichnet werden. Salze sind nach außen hin ungeladen, das bedeutet, dass in einem Kristallgitter immer gleich viele positive wie negative Ladungen vorliegen.

Die Salzformel für Natriumchlorid ist NaCl. In dieser Formel wird das Ionenverhältnis im Kristallgitter angeben. Man spricht daher auch von Verhältnisformeln. Bei Natriumchlorid sind die Natrium-Ionen einfach positiv geladen und die Chlorid-Ionen einfach negativ geladen. Somit besteht das Ionengitter aus gleich vielen Natrium-Ionen wie Chlorid-Ionen.

Zeigt das Kristallgittermodell von Natriumchlorid
Kristallgitter von Natriumchlorid

Aufstellen von Salzformeln und Salznamen

  • Das Kation (Metall) wird immer vor dem Anion (Nichtmetall) angeführt: NaCl (Natriumchlorid).
  • Metall-Kationen tragen den Namen des Elements (z. B. Natrium)
  • Kommt nur eine Sorte an Nichtmetallen im Salz vor, so endet der Name des Anions mit „id“: Natriumchlorid.
  • Besteht das Anion aus mehreren Atomsorten (zusammengesetztes Anion), so erhält dieses einen eigenen Namen: CuSO4 (Kupfersulfat)
  • In der Summenformel müssen immer gleich viele positive wie negative Ladungen vorkommen (d. h. Salze sind nach außen hin ungeladen).
  • Es muss das einfachste Ionenverhältnis angegeben werden: MgCl2 (Magnesiumchlorid), nicht: Mg2Cl4

Beachte
Manche Anionen tragen einen Kurznamen, der sich von seiner lateinischen Bezeichnung ableitet (z. B. Oxid-Ion).

AnionLadungBezeichnungBeispiel
F- 1- Fluorid Natriumfluorid (NaF)
Cl- 1- Chlorid Magnesiumchlorid (MgCl2)
Br- 1- Bromid Kaliumbromid (KBr)
I- 1- Iodid Calciumiodid (CaI2)
O- 2- Oxid Lithiumoxid (Li2O)
S- 2- Sulfid Rubidiumsulfid (Rb2S)
N- 3- Nitrid Aluminiumnitrid (AlN)
P- 3- Phosphid Calciumphosphid (Ca3N2)

Zusammengesetzte Anionen

AnionLadungBezeichnungBeispiel
NO3- 1- Nitrat-Ion Kaliumnitrat (KNO3)
NO2- 1- Nitrid-Ion Natriumnitrid (NaNO2)
CO32- 2- Carbonat-Ion Magnesiumcarbonat (MgCO3)
SO42- 2- Sulfat-Ion Calciumsulfat (CaSO4)


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Eigenschaften von Salzen

Salze liegen bei Raumtemperatur als harte, spröde Feststoffe vor. Ihre Schmelzpunkte sind vergleichsweise hoch, da aufgrund der Gitterenergie (die für den Zusammenhalt der Ionen im Kristallgitter sorgt) beim Schmelzen entsprechend viel Energie aufgebracht werden muss. Diese Gitterenergie wird bei den meisten Salzen beim Lösen in Wasser überwunden, weshalb die meisten Salze gut wasserlöslich sind!

Bild eines großen Steinsalzkristalls
Steinsalzkristall

Eine elektrische Leitfähigkeit liegt bei einer Substanz vor, wenn diese frei bewegliche, geladene Teilchen besitzt. Daher sind Salze als Feststoff nicht leitend. In Wasser gelöste Salze (Lösungen) oder Schmelzen von Salzen leiten jedoch Strom!

Überlege, warum Leitungswasser Strom leitet!

7. Ionenbindung
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