Grundlagen zur Ionenbindung

Eine Ionenbindung ist eine elektrostatische Wechselwirkung zwischen Ionen. Das bedeutet, dass sich Ionen, also Kationen und Anionen, gegenseitig anziehen.
Die Ionenbindung ist die stärkste Bindung, die zwischen Teilchen herrschen kann.


Grundlagen

Der Elektronegativitätswert

Jedes Element besitzt eine Elektronegativität (kurz EN). Diese gibt an, wie stark ein Atom ein Elektron anzieht. Je höher der Wert ist, desto stärker ist die Anziehung.
Die EN der Elemente kannst du aus dem Periodensystem ablesen. Aus diesen Werten kannst du nun die Differenz berechnen. Ist diese Elektronegativitätsdifferenz über 1,7 gehen die Ionen der entsprechenden Elemente eine Ionenbindung ein.

Erfüllung der Oktettregel

Alle Atome wollen die Oktettregel erfüllen. Das heißt, dass sie gern acht Außenelektronen besitzen wollen. Dafür geben sie Außenelektronen ab oder nehmen Elektronen auf. Dadurch bilden sie sogenannte Ionen. Es gibt zwei Arten von Ionen: positiv geladene Kationen und negativ geladene Anionen.

Bildung von Ionen

Eine Ionenbindung besteht meist aus zwei Elementen. Eines bildet immer Kationen und das andere Anionen. Das kationbildende Atom ist ein Metallatom. Das anionbildende Ion dagegen ist ein Nichtmetall.

Die Metallatome besitzen eine sehr viel geringere Elektronegativität als die Nichtmetallatome. Die Metallatome wollen schließlich Elektronen abgeben und die Nichtmetallatome Elektronen aufnehmen.

Deshalb ziehen die Nichtmetallatome die Außenelektronen der Metallatome sehr stark an. Das führt dazu, dass diese Elektronen vollständig aus den Metallatomen herausgezogen werden. Das Nichtmetallatom nimmt die Außenelektronen auf.

Achtung: Nicht mit der Atombindung verwechseln! Die entfernten Elektronen sind keine Bindungselektronen. Die Atome teilen sich die Elektronen nicht.

Anziehung zwischen den Ionen

Kationen und Anionen sind entgegengesetzt geladen. Deshalb ziehen sie einander an. Das funktioniert nach dem Motto "Gegensätze ziehen sich an".

Diese Anziehung ist eine elektrostatische Anziehung. Es handelt sich also um die Anziehung zwischen elektrisch geladenen Teilchen. Das sind die Ionen.

Die elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen einem Kation und einem Anion werden als Ionenbindung bezeichnet.

Bildung eines Ionengitters

Die Anziehungskräfte eines Ions reichen in alle Richtungen. Deshalb kann ein Kation auch mehrere Anionen anziehen.

Daher lagern sich die Ionen nicht nur in einer Reihe oder einer Fläche an, sondern in einem Raum, also in alle Richtungen. So bildet sich ein sogenanntes Ionengitter. Das ist eine Anordnung vieler Kationen und Anionen.

Ein solches Gitter kann zum Beispiel so aussehen:

ToDo

Vorkommen einer Ionenbindung

Ionenbindungen kommen in allen Ionengittern vor. Solche Gitter bilden sogenannte Salze. Es gibt eine große Vielzahl an Salzen. Wichtige Salze sind zum Beispiel Natriumchlorid (unser Kochsalz) und Kaliumchlorid.


Beispiel: Bildung von Natriumchlorid

Natriumchlorid besteht aus den Elementen Natrium und Chlor.

Elektronegativität

Die Elemente haben folgende Elektronegativitätswerte:

\text{EN(Na) = 0,9}EN(Na) = 0,9\text{EN(Na) = 0,9}

\text{EN(Cl) = 3,0}EN(Cl) = 3,0\text{EN(Cl) = 3,0}

Nun berechnest du die Elektronegativitätsdifferenz \Delta \text{EN}ΔEN\Delta \text{EN} der Elemente:

\Delta\text{EN}= \text{EN(Cl)} - \text{EN(Na)} = 3,0 - 0,9 = 2,1ΔEN=EN(Cl)EN(Na)=3,00,9=2,1\Delta\text{EN}= \text{EN(Cl)} - \text{EN(Na)} = 3,0 - 0,9 = 2,1

2,1 liegt über 1,7. Deshalb handelt es sich bei Natriumchlorid um eine Ionenbindung.

Oktettregel

Natrium besitzt ein Außenelektron. Um die Oktettregel zu erfüllen, gibt es sehr gern sein Außenelektron ab. Denn in der nächst-inneren Schale besitzt es schon acht Außenelektronen.

Chlor dagegen besitzt sieben Außenelektronen. Daher würde es gern noch ein Elektron aufnehmen.

Bildung der Ionenbindung

Es sind also die Voraussetzung für die Bildung einer Ionenbindung gegeben.

Zunächst geben die Natriumatome ihre Außenelektronen an die Chloratome ab. Dadurch bilden sich Natrium-Kationen und Chlor-Anionen. Diese Ionen ziehen einander an. Dadurch lagern sie sich in einem sogenannten Ionengitter an.

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