Ionenbindung – Bindung der Salze

Ionenbindung – Bindung der Salze Übung

• Gib die Metalle und Nichtmetalle im Periodensystem der Elemente an.

  Tipps

  Es gibt viel mehr Metalle als Nichtmetalle.

  Gold ist ein Metall.

  Stoffe die bei Raumtemperatur gasförmig sind, sind keine Metalle.

  Lösung

  Es gibt deutlich mehr Elemente, die zur Gruppe der Metalle gehören, als Elemente, die zur Gruppe der Nichtmetalle gehören.

  Wasserstoff $H$ ist als Gas, das einzige Nichtmetall, welches wir auf der linken Seite des Periodensystems finden. Die Alkalimetalle ($Li$ bis $Fr$) und auch die Erdalkalimetalle ($Be$ bis $Ra$) gehören zu den Metallen. Auch Aluminium $Al$, Gallium $Ga$, Indium $In$, Zinn $Sn$, Thallium $Tl$, Blei $Pb$, Bismut $Bi$ und Polonium $Po$ gehören zur Gruppe der Metalle. Zwischen dieser Gruppe und der Erdalkalimetallgruppe finden sich weitere Metalle, die Übergangsmetalle.

  Die Edelgase ($He$ bis $Rn$) gehören zu den Nichtmetallen, ebenso die Gruppe direkt links davon.

  Die nicht markierbaren Elemente gehören zur Gruppe der Halbmetalle, diese weisen sowohl Eigenschaften der Metalle wie auch der Nichtmetalle auf.

• Nenne die chemischen Eigenschaften von Natrium, Chlor und Kochsalz.

  Tipps

  Welche Eigenschaften sollte Speisesalz (Kochsalz) haben, wenn wir es relativ risikolos im Alltag verwenden können?

  Chlor wurde vor allem in großen Mengen im 1. Weltkrieg eingesetzt.

  Lösung

  Die Stoffe Natrium, Chlor und Kochsalz haben ganz unterschiedliche Eigenschaften.

  Natrium ist ein Metall, das an der Luft sofort eine schützende Oxidschicht ausbildet. Mit Wasser reagiert es sehr heftig und gleitet dabei auf einem Wasserstoffpolster über das Wasser.

  Chlor ist ein gasförmiges Nichtmetall, dieses wirkt erstickend und verbindet sich mit der Feuchtigkeit in der Lunge zu Salzsäure. Daher wurde es im Ersten Weltkrieg als Waffe eingesetzt. Es liegt zudem als Molekül $Cl_2$ vor.

  Natriumchlorid ist ein Salz, es ist sehr reaktionsträge und bildet ein Ionengitter aus. Außerdem verwendet man es gerne zum Kochen.

• Erkläre, wie sich Chlor und Natrium verändern, wenn sie zum Salz Natriumchlorid reagieren.

  Tipps

  Ionen besitzen mehr oder weniger Elektronen als die Atome, aus denen sie gebildet wurden.

  Elektronen besitzen eine negative Ladung.

  Elemente der Hauptgruppe werden nur so viele Elektronen abgeben, wie sich in ihrer äußeren Schale aufhalten. Sie haben dann die Elektronenkonfiguration des Edelgases aus der Periode darüber.

  Elemente der Hauptgruppe werden nur soviele Elektronen aufnehmen, wie ihnen zur vollbesetzen Außenschale noch fehlen.

  Lösung

  Chlor und Natrium besitzen einen großen Elektronegativitätsunterschied. Reagieren Natrium und Chlor miteinander, entziehen die Chloratome mit hoher Elektronegativität den Natriumatomen mit niedrigerer Elektronegativität die Elektronen aus deren äußeren Schalen.

  Natrium ist ein Element mit elf Elektronen. Davon befindet sich ein Elektron in der Valenzschale. Reagiert Natrium, gibt es das Außenelektron ab und besitzt dann die Elektronenkonfiguration von Neon. Es wird immer die Elektronenkonfiguration des Edelgases aus der Periode darüber angegeben, dabei hilft dir das Periodensystem. Durch die Abgabe des Elektrons ist Natrium zu einem Ion mit positiver Ladung geworden, zu $Na^+$. Positiv geladene Ionen werden als Kationen bezeichnet.

  Chlor ist ein Element mit 17 Elektronen. Davon befinden sich sieben Elektronen in der Valenzschale. Reagiert Chlor, nimmt es ein weiteres Elektron auf und besitzt dann die Elektronenkonfiguration von Argon. Durch die Aufnahme des Elektrons ist Chlor zu einem Ion mit negativer Ladung geworden, zu $Cl^-$. Negativ geladene Ionen werden als Anionen bezeichnet.

  Ein Ion besitzt immer eine Ladung und seine Elektronenzahl stimmt nicht mehr mit der Kernladungszahl (Ordnungszahl) überein.

  Verbinden sich positive Kationen und negative Anionen und gleicht sich dabei ihre Ladung aus, hat sich ein Salz gebildet. In diesem Beispiel hat sich das Salz NaCl gebildet.

• Erkläre, was eine Ionenbindung ist.

  Tipps

  Elektronen sind negativ geladen.

  Ein elektronegatives Atom zieht stärker an Elektronen als ein weniger elektronegatives Atom.

  Lösung

  Eine Ionenbindung ist keine Atombindung, wie du sie von den Molekülen kennst. Bei der Ionenbindung gibt es keine Bindungselektronen, da diese bei der Ionenbildung komplett übertragen wurden.

  Dafür wirkt jedoch eine sehr starke elektromagnetische Anziehung zwischen den unterschiedlich geladenen Ionen. Die Ionenbindung ist diese Anziehung. Die Ionen versuchen sich dabei so anzuordnen, das sie den größtmöglichen Kontakt zu den anders geladenen Ionen aufweisen und den kleinstmöglichen Kontakt zu den gleichgeladenen Ionen aufweisen. So bildet sich das Ionengitter eines Salzes.

• Gib die Formeln von Natrium, Chlor und Natriumchlorid an.

  Tipps

  Die Elementsymbole findest du im Periodensystem.

  Metalle liegen in Metallbindungen vor, hier reicht es exemplarisch, nur das Elementsymbol hinzuschreiben.

  Nichtmetalle kommen, wenn sie keine vollständig gefüllte Außenschale besitzen (Edelgaskonfiguration), als Moleküle vor.

  Salze sind Verbindungen aus Metall und Nichtmetall.

  Lösung

  Das Elementsymbol des Natriums ist $Na$. Da Natrium als Metall vorliegt, reicht es, $Na$ als Formel anzugeben.

  Chlor ist ein Nichtmetall und hat keine gefüllte Außenschale. Chlor liegt daher als Molekül vor. Das Elementsymbol von Chlor ist $Cl$, es bildet das Molekül $Cl_2$.

  Die Formel von Natriumchlorid ist $NaCl$. Natrium gibt bei der Reaktion ein Elektron ab und wird zu $Na^+$, Chlor nimmt ein Elektron auf und wird zu $Cl^-$. Gemeinsam bilden diese Ionen ein Ionengitter, dessen kleinstes Element $NaCl$ ist.

• Gib an, welche dieser Reaktionen zu Salzen führen.

  Tipps

  Nur wenn Metalle und Nichtmetalle reagieren, bildet sich als Produkt ein Salz.

  Die Metalle findest du von unten links beginnend im PSE.

  Die Nichtmetalle findest du von oben rechts beginnend im PSE.

  Lösung

  Ein Salz kann sich bilden, wenn mindestens zwei Stoffe mit einem großen Unterschied in ihrer Elektronegativität $\Delta EN$ reagieren.

  Dabei gilt für viele Verbindungen diese Einteilung:

  $\begin{array}{c|c} \text{Elektronegativitätsdifferenz }\Delta EN & \text{Bindungsart}\\ \hline \Delta EN>1,7 & \text{ionische Bindung}\\ \hline 1,7>\Delta EN>0,4 & \text{polare Bindung}\\ \hline \Delta EN<0,4 & \text{unpolare Bindung} \end{array}$

  Also erst ab einem Elektronegativitätsunterschied von 1,7 kann man bei vielen Verbindungen von einer ionischen Bindung ausgehen, die dann ein Salz bilden kann.

  Polare und unpolare Bindungen sind dagegen kovalente Bindungen, führen also zur Bildung von Molekülen.