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Ionen und Ionenbindung
a) Ionenbindung
der Salze:
Allgemein versteht man unter Ionen
elektrisch geladene Atome oder Atomgruppen. Sie spielen in der Natur eine
bedeutende Rolle. Es kommen Mineralien vor, die würfelförmige
Kristalle ausbilden. Die Kristalle von diesen Mineralien sind nicht geschliffen
oder nachbearbeitet, sie sind auf natürliche Art und Weise so gewachsen:
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Im Steinsalz werden die Würfel durch
Natriumchlorid gebildet, das uns auch
als Kochsalz bekannt ist. Dieser Stoff ist aus Natrium-Atomen (Na) und
Chlor-Atomen (Cl) im Verhältnis 1:1 aufgebaut.
Verbrennt man Natrium in Chlor, erhält
man ebenfalls Natriumchlorid (Näheres
siehe bei den Salzen). Natrium
steht in der ersten Hauptgruppe des Periodensystems.
Ein Natrium-Atom besitzt daher ein (Valenz-)Elektron auf der Außenschale.
Chlor steht in der 7. Hauptgruppe, daher finden
sich 7 (Valenz-)Elektronen in der Außenschale eines Chlor-Atoms.
Bei der Reaktion von Natrium und Chlor wandert das Elektron aus der Außenschale
des Natrium-Atoms in die Außenschale des Chlor-Atoms. Durch die Elektronenabgabe
wird das Natrium-Atom positiv geladen. Das Chlor-Atom hat ein Elektron
aufgenommen und erhält eine negative Ladung:
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Man erhält positiv geladene Na+-Ionen
und negativ geladene Cl--Ionen (Chlorid-Ionen).
Sowohl das Na+-Ion als auch das Cl--Ion
besitzen nun eine stabile Edelgaskonfiguration.
Die Ladungsunterschiede bewirken eine elektrostatische Anziehungskraft
zwischen den beiden Ionen. Es entsteht eine Ionenbindung.
Die Ionen bilden ein regelmäßiges Ionengitter. Dies erklärt
das Würfelwachstum eines Natriumchlorid-Kristalls in der Natur:
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Wird das Kristall in Wasser gelöst,
bleiben die Ionen erhalten, sie schwimmen dann aber frei als Ladungsträger
in der Lösung. Aus diesem Grunde leitet salzhaltiges Wasser den elektrischen
Strom, während reines, destilliertes Wasser keinen Strom leitet.
Den Zerfall der Salzmoleküle in einzelne
geladene Atome (Ionen) beim Lösungsvorgang ist eine Dissoziation.
Allgemein versteht man unter einer Dissoziation den Zerfall von Molekülen
in einfachere Stoffsysteme, z.B. in Atome, geladene Atome (Ionen) oder
Radikale.
Vorhandene Ionen im Salzwasser:
Kationen = positiv
geladene Metall-Ionen (hier: Na+-Ionen)
Anionen = negativ
geladene Nichtmetall-Ionen (hier: Cl--Ionen)
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Das Auflösen
von Kochsalz (NaCl) im Wasser ist eine Dissoziation, wobei Ionen entstehen
2.) Bildung von Ionen durch Säuren
und Basen
Bei der Reaktion einer Säure oder
einer Base mit Wasser finden Protonenwanderungen statt (Näheres siehe
bei Säuren und Basen).
Wasser bildet mit Säuren Hydronium-Ionen (H3O+-Ionen)
und mit Basen Hydroxid-Ionen (OH--Ionen).
Beispiel: Beim Lösen von Chlorwasserstoffgas
in Wasser bilden sich positiv geladene Hydronium-Ionen und negativ geladene
Chlorid-Ionen. Diese Ionen schwimmen in der dabei gebildeten Salzsäurelösung
und ermöglichen den Ladungsaustausch von Elektronen innerhalb der
Flüssigkeit. Daher leiten Säuren elektrischen Strom, sobald sie
mit Wasser vermischt werden.
Zusammenfassung:
Besitzen Atome oder Atomgruppen eine Ladung,
dann spricht man von Ionen. Die Ladung kann auf verschiedene Art und Weise
hervorgerufen werden:
a) Bei der Bildung eines Salzes
aus einem Metall und einem Nichtmetall entstehen
die Ladungen durch Elektronenwanderungen.
b) Bei der Reaktion von Säuren
oder Basen mit Wasser entstehen die Ladungen durch
Protonenwanderungen.
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