Chemie - 5. Folge Ionenverbindungen
Was ist eigentlich ein Salz? Welche Eigenschaften hat es? Und was spielen Ionen dabei für eine Rolle? Das und noch mehr erfahren Sie in dieser Folge von Telekolleg Chemie.
Eigenschaften von Salzen
Nach einem kurzen Überblick über die Gewinnung von Kochsalz werden zunächst verschiedene im Alltag verwendete Salze, aber auch Kristalle wie der Rubin vorgestellt. Im Weiteren geht die erste Sequenz auf die Eigenschaften der Salze wie die regelmäßige Kristallform, die Härte und Sprödigkeit oder die hohen Schmelztemperaturen ein. Zwei Experimente, die beweisen, dass Salzschmelzen und Salzlösungen eine elektrische Leitfähigkeit besitzen, runden die Sequenz ab.
Salze bestehen aus Ionen
Ionen wandern im elektrischen Feld.
Ein Experiment, bei dem die unterschiedlich gefärbten Ladungsträger einer Salzlösung in einem elektrischen Feld zur Anode beziehungsweise zur Kathode wandern, zeigt zunächst, dass Salze aus unterschiedlich geladenen Teilchen bestehen. In diesem Zusammenhang wird auch der Begriff Ion - als wanderndes Teilchen - erklärt.
Die Stabilität von Ionengittern
Synthese von Kochsalz (NaCl) aus Natrium und Chlor mit starker Wärmeentwicklung
Bei der Synthese von Kochsalz (NaCl) wird - wie ein weiteres Experiment belegt - ein hoher Energiebetrag frei. Dies deutet darauf hin, dass die entstehende Verbindung sehr energiearm und daher sehr stabil ist.
Lösen von Natrium-Atomen aus dem Metallverband
Eine Trickdarstellung (siehe unten stehendes Video) lässt erkennen, dass zu dieser Synthese zunächst aber Energie aufgebracht werden muss: zum Lösen von Na-Atomen aus dem Metall Sublimationsenergie und zur Spaltung der Chlor-Moleküle Bindungsenergie.
Elektronenkonfiguration und Elektronegativität von Na und Cl
Ein Schema mit den Elektronenkonfigurationen der Reaktionspartner sowie mit den Werten ihrer Elektronegativität macht klar, dass ein Elektronenübergang vom Natrium zum Chlor leicht möglich ist. Die Bildung von Ionen erfolgt aber nur, wenn man dem Natrium dazu die Ionisierungsenergie zuführt.
Frei werdende Gitterenergie bei der Bildung des NaCl-Ionengitters
Bildet sich anschließend aus den entstandenen Ionen ein Ionengitter, wird die Gitterenergie frei, deren Wert höher ist als die Summe der vorher zugeführten Energiebeträge. Diese Energie ist auch erforderlich, um ein Ionengitter wieder aufzulösen.
Die Sprödigkeit von Ionengittern
Modellversuch zur Sprödigkeit von Kristallen
An einem Modell wird der Grund für die Sprödigkeit von Salzkristallen erklärt: Wird durch äußere Einwirkung - etwa einen Schlag - ein Teil des Ionengitters gegen den Rest verschoben, geraten gleich geladene Ionen aneinander. Deren Abstoßungskräfte treiben die Gitterteile heftig auseinander.
Vergleich von Elektronenpaar- und Ionenbindungen
Mit Hilfe von von Modellen vergleicht die fünfte Sequenz anhand der Elektronegativitäten die unpolare Atombindung mit der polaren Atombindung und der Ionenbindung.
Formelschreibweise der Ionenverbindungen
Nun wird noch wird am Beispiel der Zusammensetzung des Rubins aus Aluminium (Al) und Sauerstoff (O2) die Verhältnisformel Al2O3 entwickelt:
