Referat Die Ionenbindung

Die Ionenbindung

Die Ionenbindung entsteht durch die Anziehungskraft zweier unterschiedlich geladenen Ionen

Ein Ion besteht aus einem oder mehreren Atomen und hat eine elektrische Ladung. Ionen sind also elektrisch geladene Teilchen. Beispiele für Ionen sind:

Positiv geladene Ionen nennt man Kationen, negativ geladene Anionen. Besteht ein Ion aus nur einem Atom so gilt in der Regel folgendes: Metalle bilden immer Kationen, Nichtmetalle bilden immer Anionen.

Wie entsteht nun eine Ionenbindung?

Da alle Stoffe das bestreben haben den Edelgaszustand zu erreichen (also die äussere Elektronenschale voll mit Elektronen zu besetzen), tendieren Atome entweder eher dazu Elektronen abzugeben, oder Elektronen aufzunehmen. Natrium hat z.B. ein Elektron auf seiner äußersten Schale. Es liegt also nahe, dieses Elektron abzugeben um die Edelgaskonfiguration zu erreichen. Chlor hingegen hat Sieben Elektronen auf seiner äußeren Schale. Um die Edelgaskonfiguration zu erreichen (also acht Elektronen auf der äusseren Schale zu haben), müsste ein Chloratom ein Elektron aufnehmen.
Abb.1

Reagieren nun Natrium und Chlor miteinander, so gibt das Natrium ein Elektron ab welches vom Chlor aufgenommen wird. So haben beide Ihre äußerste Elektronenschale "voll gefüllt".

Abb.2

Da ein Atom genauso viele Protonen (positiv geladenen Teilchen) im Atomkern hat, wie es Elektronen (negativ geladene Teilchen) besitzt, entsteht durch die Abgabe bzw. Aufnahme von Elektronen eine Ladungsverschiebung. Normalerweise ist ein Atom nach außen hin elektrisch neutral, da die positive Ladung (Anzahl der Protonen im Kern) gleichgroß ist wie die negative Ladung (Anzahl der Elektronen in der Atomhülle).

Werden Elektronen abgegeben, so überwiegt nun die positive Ladung der Protonen im Atomkern und das Ion ist elektrostatisch positiv geladen (Kation). Es ist nach außen nicht mehr neutral geladen.
Abb.3

Werden Elektronen aufgenommen so überwiegt die negative Ladung der Elektronen gegenüber der positiven Kernladung und es entsteht ein negativ geladenes Teilchen (Anion).
Abb.4

Zum besseren Verständnis und zur Erklärung der Bilder, übertragen wir obiges nun einmal direkt auf Natrium und Chlor.

Natrium hat 11 Protonen im Atomkern sowie 11 Elektronen in der Atomhülle, davon eines auf seiner Aussenschale. Chlor hat 17 Protonen im Kern sowie 17 Elektronen in der Atomhülle, davon 7 auf der Aussenschale(Beides Abb.1). Reagieren nun beide Partner miteinander so gibt Natrium ein Elektron an das Chlor ab (Natrium ist nun ein Kation und Chlor ein Anion)(Abb.2). Beide Reaktionspartner haben nun Ihre Ladung verändert. Natrium ist einfach positiv (da nun 1 Proton mehr im Kern als Elektronen in der Atomhülle) geladen(Abb.3) und Chlor ist einfach negativ geladen (da nun 1 Elektron mehr in der Atomhülle als Protonen im Kern)(Abb.4). Da sich unterschiedliche Ladungen anziehen verbinden sich nun das Natrium und das Chlor zu einer Verbindung, dem Natiumchlorid (Kochsalz). Diese Verbindung nennt man Ionenbindung.



Obige Raktionsgleichung veranschaulicht wie ein Elektron sich vom Natrium löst und vom Chlor aufgenommen wird. Als Produkte entstehen ein einfach positiv geladenes Natrium-Kation und ein einfach negativ geladenes Chlor-Anion. Durch die unterschiedliche Ladung ziehen sich die beiden Ionen gegenseitig an und lagern sich zusammen zu einer Verbindung.

Diese zusammenlagern durch gegenseitige Anziehung aufgrund unterschiedlicher elektrostatischer Ladung nennt man Ionenbindung.

Da die Gegenseitige Anziehung in alle Richtungen gleich stark wirkt umlagern sich Natriumionen ringsherum mit Chlorionen und Chlorionen umlagern sich ringsherum mit Natriumionen. Jedes Chlor umlagert sich mit gleich vielen Natrium-Ionen nd jedes Natrium umlagert sich mit gleich vielen Chlor-Ionen. So entsteht ein geordneter Aufbau in dieser Verbindung. Es bildet sich ein sogenannter Kristall mit der typischen Kristallstruktur. Die Energie die dabei freigesetzt wird, nennt sich Gitterenergie.

Typische Eigenschaften einer Ionenbindung sind ist das Ionengitter (würfelförmig aufgrund der Anordnung von Anion und Kation), der hohe Schmelzpunkt aufgrund der Stärke des Ionengitters, Nichtleiter im festen - Leiter im geschmolzenem bzw. gelösten Zustand und die sprödigkeit, da durch ausgeübten Druck eine Lage des Ionengitters gegen eine andere verschoben wird und so gleichartig geladenen Ionen aufeinander liegen, welche sich voneinander abstoßen.

Abb. 5

Abbildung 5 Zeigt das Ionengitter (die Kristallstruktur) von NaCl.