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Ionenbindung

Positiv und negativ geladene Teilchen wirken aufeinander und erzeugen durch Anziehungskräfte Bindungen in Gitterformen. Kristalline Formen sind das Ergebnis.

Bei der Ionenbindung, die auch Ionische Bindung, elektrovalente Bindung oder heteropolare Bindung genannt wird, handelt es sich um eine chemische Verbindung zwischen Metallen und Nichtmetallen. Das Metall übergibt an das Nichtmetall Elektronen, was den Effekt hat, dass beide Bindungspartner die Edelgaskonfiguration erreichen.

Wie entsteht die Ionenbindung?

Besteht bei der Elektronegativität ein Unterschied, der größer als 1,7 ist, geht ein Metall eine Verbindung mit einem Nichtmetall ein, eben die Ionenbindung. Die treibende Kraft dahinter ist die elektrostatische Anziehung zwischen den beiden Partnern. Sobald das Metall die Elektronen abgegeben hat, wird es zu einem Ion, welches elektropositiv geladen ist, während das Nichtmetall zu einem Ion mit elektronegativer Ladung wird. Die so entstandene Bindung nennt man eben Ionenbindung.

Eine äußerst wichtige Rolle spielt bei diesem Vorgang die Elektronenkonfiguration. Denn Atome streben stets danach, die sogenannte Edelgaskonfiguration zu erreichen, die besonders stabil ist. Sie möchten auf ihrer Außenschale also acht Elektronen haben. Um das zu erreichen, müssen die Atome Elektronen abgeben oder aufnehmen.

Wie viele Elektronen sich auf der Außenschale eines Atoms befinden, wird aus dem Periodensystem ersichtlich. Hier wird die Zahl der auf der Außenschale befindlichen Elektronen durch die Hauptgruppennummer angegeben.

Ionen und Ionengitter

Bei Ionen lässt sich beobachten, dass sie eine Anordnung einnehmen, die räumlich regelmäßig ist, wodurch ein Ionengitter entsteht. Diese Gitter werden durch ungerichtete Ionenbindungen stabilisiert. Weil Atome stets danach streben, einen energetisch günstigen Zustand zu erreichen, spielt hier die Gitterenergie eine wichtige Rolle. Ordnen sich Ionen zu einem Gitter an, wird diese freigesetzt, wodurch die Atome einen energetisch günstigen Zustand erreichen. Soll ein Ionengitter zerlegt werden, wird die Gitterenergie benötigt, die das Gitter aufbricht. Die Gitterenergie setzt sich zusammen aus der Bindungsenergie, der Nullpunktenergie und der Abstoßenergie der Ionen sowie der coulombschen Kraft.

Die Eigenschaften der Ionenbindung

Ionenbindungen gelten als relativ stabil, weshalb die Siede- und Schmelzpunkte bei Ionengittern hoch sind. Allerdings bilden sich die meist farblosen Kristalle nur als Feststoff, weil die Elektronen, über welche die Bindung erfolgt, stark gebunden sind. Sie können folglich nur von sichtbarem Licht angeregt. Verformen lassen sich diese Kristalle nicht so einfach, weil sie sehr hart und spröde sind.

Aufgebrochen werden kann ein Ionengitter in wässrigen Lösungen oder Wasser, weil sich hier die Wassermoleküle an die Ionen lagern. Dieser Prozess wird auch als Hydration bezeichnet.

Quizfragen zu Ionenbindungen

1. Was ist eine Ionenbindung?

   Die Ionenbindung ist eine chemische Bindung, die entsteht weil sich positiv und negativ geladene Ionen gegenseitig elektrostatisch anziehen.

2. Was ist Edelgaskonfiguration?

   Die Edelgaskonfiguration ist die Elektronenkonfiguration eines Atoms oder Ions, die in Bezug auf die Außenelektronen einem Edelgas entspricht. Edelgaskonfiguration ist das Ziel der Ionenbindung.

3. Wie nennt man die Ionenbindung noch und wer hat sie entdeckt?

   Walter Kossel entdeckte sie 1916. Man nennt sie auch ionische Bindung. Ein weiterer Name ist heteropolare Bindung oder elektrovalente Bindung.

4. Welche Formen von Bindungen gibt es noch?

   Die Ionenbindung bildet sich zwischen Ionen von Metallen und Nichtmetallen. Moleküle von Nichtmetallen bilden untereinander Molekülbindungen und Metallatome gehen miteinander Metallbindungen ein.

5. Wo liegt eine klassische Ionenbindung vor?

   Kochsalz ist der Klassiker unter den Ionenbindungen. Natrium und Chlorgas reagieren unter Zugabe von Wasser zu NaCl, also Natriumchlorid, herkömmliches Kochsalz.

6. In welcher Form ziehen sich die Ionen an?

   Die positiv geladenen Kationen und die negativen Anionen ziehen sich elektrostatisch an und bilden dadurch ein regelmäßiges Ionengitter, ein Kristall. Die entstehende Gitterenergie treibt die Salzbildung an.

7. Lässt sich der Aggregatzustand von Ionenbindungen ändern?

   Ionenbindungen führen zu sehr harten Kristallen mit hohem Schmelzpunkt und hoher Siedetemperatur. Die elektrostatischen Kräfte erforden viel Energie, um den Aggregatzustand zu ändern.

8. Wie leitfähig sind Salze?

   Salze leiten sehr gut elektrischen Strom und Wärme. Beides allerdings nur im gelösten Zustand, nicht im festen Gitter.

9. Warum müssen Salze für Leitfähigkeit und Aggregatzustandsänderungen gelöst sein?

   Um elektrischen Strom oder Wärme zu leiten und um den Aggregatzustand ändern zu können, müssen frei bewegliche Teilchen vorhanden sein. Im Ionengitter sind die Ionen fest miteinander verbunden.

10. Sind Ionenbindungen löslich?

    Ionenbindungen sind Salze (Kristalle) und grundsätzlich löslich in Wasser. Die Ionen dissoziieren, lösen ihre Bindungen. Je nach Stoff funktioniert das mehr oder weniger gut. NaCl löst sich sehr schnell,

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