Ionengitter

Ein Ionengitter ist die regelmäßige Anordnung von negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Kationen.
Das Ionengitter wird von Ionenbindungen zusammengehalten.


Bildung eines Ionengitters

Damit Atome die Oktettregel erfüllen, bilden sie Ionen. Es gibt zwei verschiedene Arten: die Kationen und die Anionen. Kationen sind positiv und Anionen sind negativ geladen.

Aufgrund der entgegengesetzten Ladungen ziehen Anionen und Kationen einander an. Diese Anziehungskräfte wirken in alle Richtung, nicht nur in eine. Deshalb kann ein Kation mehrere Anionen anziehen.

Dadurch ordnen sich die Ionen in einem Raum an. Dieser Raum ist das sogenannte Ionengitter.

In der folgenden Abbildung siehst du eine einzelne Schicht eines Ionengitters. Diese Schicht ist der Baustein des einfachsten Ionengitters.

To-Do

Von diesen Schichten liegen viele aneinander. Das sieht bei diesem Gitter dann so aus:

To-Do

Fernordnung des Ionengitters

Jedes Ionengitter hat eine sogenannte Fernordnung. Darunter verstehst du, dass du voraussagen kannst, wie die Ionen in weiter Ferne angeordnet sind.

In einem Ionengitter sind die Ionen regelmäßig angeordnet. Deshalb weißt du schon genau, wie die Ionen zum Beispiel 15 Schichten weiter angeordnet sind.

Eigenschaften eines Ionengitters

Stoffe, die ein Ionengitter aufweisen, sind Salze. Alle Salze haben sehr ähnliche Eigenschaften. Diese sind die Folge des Ionengitters.

In folgenden Eigenschaften ähneln sich die Salze:

  • Härte
  • Form
  • Schmelz- und Siedetemperaturen

Härte

Die Ionenbindung ist die stärkste Bindung. Deshalb sind Ionengitter und damit auch Salze ziemlich hart.

Außerdem sind sie spröde. Das bedeutet, dass sie in viele Einzelteile zerspringen, wenn Druck einwirkt.
Durch diesen Druck werden die Ionen im Ionengitter verschoben. Es kommt also zu einer Verschiebung der Kationen und Anionen. Dadurch kommen sich gleich geladene Ionen sehr nah. Jedoch stoßen sich gleiche Ionen ab. Dieser Vorgang findet auf einer ganzen Ebene statt, weshalb das Ionengitter und somit auch das Salz zerspringt.

Form

Alle Salze besitzen eine typische Kristallstruktur. Sie besitzen scharfe Kanten und ebene Flächen.

Für diese Form ist die gleichmäßige Anordnung der Ionen im Ionengitter verantwortlich.

Schmelz- und Siedepunkte

Alle Salze besitzen sehr hohe Schmelz- und Siedepunkte. Grund dafür sind die hohen Anziehungskräfte im Ionengitter. Als Folge muss sehr viel Energie in Form von Wärme zugeführt werden, um das Gitter aufzubrechen.


Beispiele für verschiedene Gitterstrukturen

Das oben gezeigte Ionengitter ist nur eine Art, wie sich die Ionen im Gitter anordnen können. Es gibt noch viele weitere Strukturen. Hier sind aber nur die wichtigsten abgebildet.

AB-Struktur

Bei diesen Strukturtypen wird das Atom A von x Atomen des Elements B umgeben. Genauso gilt das auch andersherum. Atom B wird von x, also der gleichen Anzahl, Atomen des Elements A umgeben.

Du kannst drei verschiedene AB-Strukturen unterscheiden:

  • Tetraeder
  • Oktaeder
  • Würfel

Die folgende Tabelle zeigt dir einen Überblick über diese drei Typen.

Strukturtyp

Ein Atom ist von so vielen Atomen des anderen Elements umgeben

Beispiele

Tetraeder-Struktur

4

ZnS, CuCl, CuBr, BeS

Oktaeder-Struktur

6

NaCl, AgCl, MgO, CaS

Würfel-Struktur

8

CsCl, TiCl, CsBr

Im Folgenden siehst du siehst du die verschiedenen AB-Strukturen. Durch das Drücken des Knopfes kannst du dir die Bindungen eines einzelnen Atoms anzeigen lassen.

Beachte: In manchen Gittern sind weiße Linien eingezeichnet. Bei denen handelt es sich nicht unbedingt um eine Bindung. Sie sind lediglich dafür da, um die Anordnung der Ionen besser zu erkennen!

Tetraeder

Oktaeder

Würfel

AB2- Struktur

Bei der AB2-Struktur wird Atom A von x Atomen B umgeben. Umgekehrt ist das Verhältnis doppelt so groß. Atom B wird nämlich von 2*x Atomen A umgeben.

Auch von dieser Struktur gibt es 2 wichtige Typen. Diese sind in der folgenden Tabelle kurz dargestellt.

Strukturtyp

Atom A wird von so vielen
Atomen B umgeben:

Atom B wird von so vielen
Atomen A umgeben:

Beispiele

Fluorit-Struktur

4

8

\text{CaF}{_2}\text{, SrCl}{_2}\text{, CeH}{_2}CaF2, SrCl2, CeH2\text{CaF}{_2}\text{, SrCl}{_2}\text{, CeH}{_2}

Rutil-Struktur

3

6

\text{TiO}{_2}\text{, MnO}{_2}\text{, ZnF}{_2}TiO2, MnO2, ZnF2\text{TiO}{_2}\text{, MnO}{_2}\text{, ZnF}{_2}

Im Folgenden sind wieder die Gitterstrukturen dargestellt. Durch den Knopf kannst du dir auch hier wieder die Bindungen anzeigen lassen.

Auch hier sind die weißen Linien nur für die Orientierung und stellen keine Bindungen dar!

Fluorit

Rutil

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