Die Ionenbindung

Kurzinfo Ionenbindung

Die Ionenbindung kommt durch Reaktion von Metallatomen mit Nichtmetallatomen zustande.
Das Metallatom gibt dabei seine Außenelektronen (=Valenzelektronen) ab, das Nichtmetallatom nimmt zur Auffüllung der äußeren Schale diese Elektronen auf.
Damit erreichen beide Atome ihre Edelgaskonfiguration.
Es entstehen dabei positiv geladene Ionen (Kationen) und negativ geladene Ionen (Anionen). Diese ziehen sich durch elektrostatische Wechselwirkungen gegenseitig an. Es entsteht ein Ionengitter. Diese werden auch Salzkristall genannt.
© serlo.org, IonenbindungCC BY SA 4.0

YouTube Video von "musstewissen Chemie" zu Ionen und Salze

Was sind Salze und was sind Ionen?

  • Salze sind Stoffe, die aus Ionen bestehen.
  • Ionen sind elektrisch geladene Atome oder Moleküle

Wie entstehen Ionen?

Ein normales Atom ist elektrisch neutral.

  • Die Anzahl der Protonen ist in einem Element immer gleich.
  • Die Anzahl der Elektronen kann sich aber verändern.
    • Wenn ein Atom negativ geladene Elektronen abgibt wird es zu einem positiv geladenen Ion (Kationen).
    • Wenn ein Atom negativ geladene Elektronen aufnimmt wird es zu einem negativ  geladenen Ion (Anionen).
  • Edelgase bilden keine Ionen (siehe Edelgase).
  • Bei den Anionen wird im chemischen Namen “id” angehängt. (siehe “Benennung von Salzen“)

Welche Elemente bilden gerne Salze?

  • Die Elemente der I. bis III. Hauptgruppe (häufig Metalle) bilden gerne Kationen indem sie Elektronen abgeben.
    z.B. Na +, Mg 2+, Al 3+
  • Die Elemente der V. bis VII. Hauptgruppe (häufig Nichtmetalle) bilden gerne Anionen indem sie Elektronen aufnehmen.
    z.B. Cl , O 2-, N 3-
  • Salze sind Verbindungen, in denen sich die negative und positive Ladung der Ionen ausgleicht.
    • Und die Anzahl der positiv und negativen Ladungen müssen in einem Salz immer gleich sein. 

Moleküle als Ionen

Auch Moleküle (siehe Elektronenpaarbindungen ) könne wie z.B. das Carbonat-Ionen CO32- geladen sein.

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Zusammenfassung Ionenbindung

Wenn Metall-Atome (I. bis III. Hauptgruppe) mit Nichtmetall-Atomen (V. bis VII. Hauptgruppe) reagieren, entstehen positiv und negativ geladenen Teilchen sogenannte Ionen. Da die Ionen unterschiedlich geladen sind, ziehen sie sich elektrostatisch an.
Es entsteht eine „Ionenbindung / Ionengitter“ auch Salz genannt.

  • Die Metalle geben bei der Ionenbindung alle Außenelektronen an die Nichtmetalle ab.
  • Bei der Ionenbindung werden immer Elektron(en) von dem MetallAtom auf die Nichtmetall-Atome übertragen damit danach alle Atome die Edelgaskonfiguration erreichen.
  • Die Metall-Atome werden dabei positiv (+, 2+, 3+) geladene Kationen.
  • Die Nichtmetall-Atome werden dabei negativ (-, 2-, 3-) geladene Anionen.

Beispiel: Magnesiumoxid

In dem folgenden Beispiel gibt das Magnesium-Atome (Metall-Atome) seine zwei Außenelektronen an das Sauerstoff ab. Da das Magnesium jetzt zwei Elektronen (e-) weniger hat, wird es zweifach positiv (2+) geladen. Der Sauerstoff (Nichtmetall-Atome) bekommt die beiden Elektronen vom Magnesium dazu und hat anschließend 8 Außenelektronen und wird dabei zweifach negativ (2-) geladen.
Magnesium sowie auch der Sauerstoff bekommt durch diese chemische Reaktion die Edelgaskonfiguration von Neon.

Magnesium + Sauerstoff

reagieren zu

Magnesiumoxid (Mg2+O2-)

© A.Spielhoff, MgO Edukte Kugelwolkenmodell, CC BY 4.0

© A.Spielhoff, MgO Produkt Kugelwolkenmodell, CC BY 4.0

© A.Spielhoff, MgO Schalenmodell Edukte, CC BY 4.0

© A.Spielhoff, MgO Schalenmodell Produkt, CC BY 4.0

Beispiel: Dilithiumsulfid

In dem folgenden Beispiel geben zwei Lithium-Atome jeweils ein Elektron an das Schwefel ab. Da das Lithium jetzt ein Elektronen (e-) weniger hat, wird es einfach positiv (+) geladen. Der Schwefel bekommt die beiden Elektronen von den Lithium Atomen dazu und hat anschließend 8 Außenelektronen und wird dabei zweifach negativ (2-) geladen.
Lithium bekommt durch diese Reaktion die Edelgaskonfiguration von Helium und Schwefel die von Argon.

Lithium und Sauerstoff

reagieren zu

Dilithiumsulfid (2 Li+S2-)

© A.Spielhoff, Li2S Kugelwolkenmodel Edukte, CC BY 4.0

© A.Spielhoff, Li2S Kugelwolkenmodel Produkte, CC BY 4.0

© A.Spielhoff, Li2S Schalenmodell Edukte, CC BY 4.0

© A.Spielhoff, Li2S Schalenmodell Produkte, CC BY 4.0

elektrostatische Anziehung & Kristallgitter

Bei der Ionenbindung entstehen entgegengesetzt geladene Teilchen (Kationen & Anionen).
Diese Ionen ziehen sich “wie Magnete” elektrostatisch an. 

Im Verbund bilden sie dabei dreidimensionale Kristallgitter welche durch die elektrostatischen Anziehung zusammengehalten werden. 
Die Anordnung der Ionen im Kristallgitter erfolgt nach zwei einfachen Regeln:

  1. Die elektrostatische Anziehung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen ist so groß wie möglich.
  2. Die Abstoßend zwischen den gleich geladenen Ionen so kleine mich möglich.

Eigenschaften von Salzen

Durch ihren Aufbau in Kristallgittern ergeben sich folgende Eigenschaften:

  • hohe Schmelztemperatur
  • leiten in in Lösung den elektrischen Strom
  • nicht verformbar sondern spröde (hart, unelastisch, “leicht” brechend) 

hohe Schmelztemperatur
Durch die sehr starken elektrostatischen Anziehung zwischen den verschieden geladenen Ionen haben sie einen sehr hohen Schmelzpunkt.

nicht verformbar und spröde
Wenn das Kristallgitter nur um ein Atom verschoben wird stoßen sich die gleich geladenen Ionen ab und der Kristall bricht. Deshalb sind sie nicht verformbar und spröde.

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