Skript 2. MAR 2012/13

5 Ionenbindung und metallische Bindung Seite 8
5 Ionenbindung und metallische Bindung
5.1 Ionenbindung
5.1.1 Edelgasregel
Bis 1964 nahm man an, dass Edelgase keine Verbindungen eingehen können, und auch heute sind
nur wenige Edelgasverbindungen bekannt. Die Elektronenkonfiguration der Edelgase mit vier doppelt
besetzten Elektronenwolken (d.h. vollständig besetzten s- und p-Orbitalen) stellt also einen besonders
stabilen, energiearmen Zustand dar.
Auch bei Ionen findet man häufig eine Elektronenverteilung, die der von Edelgas-Atomen entspricht.
Man spricht deshalb von der Edelgasregel oder Oktettregel:
- Metalle haben nur wenige Valenzelektronen. Sie erreichen einen beständigen Zustand durch
Abgabe aller Aussenelektronen. Dadurch entstehen positiv geladene Atomrümpfe.
Positiv geladene Ionen nennt man Kationen.
Beispiel: Mg Mg 2+ + 2 e –
- Nichtmetalle erreichen beständige Elektronenanordnungen durch Aufnahme von Elektronen, bis
die Elektronenkonfiguration des nächsthöheren Edelgases erreicht ist.
Die entstehenden negativ geladenen Ionen nennt man Anionen.
Beispiel: Cl + e – Cl –
- Bei Halbmetallen ist beides möglich. Meistens gilt die stufenförmige Trennungslinie: was links
steht, verhält sich wie ein Metall-Atom, was rechts steht, wie ein Nichtmetall-Atom.
5.1.2 Ionenverbindungen (Salze)
Experiment: Chlorgas wird über erhitztes Natrium geleitet.
Skizziere die Versuchsanordnung. Wie können die gemachten Beobachtungen
interpretiert werden?
Der Stoff Kochsalz ist elektrisch neutral (ungeladen), obschon er aus Ionen besteht.
Daher müssen gleich viele einfach positive Na + -Ionen wie einfach negative Cl - -Ionen vorliegen
(Ladungssumme = 0). Das kleinste ganzzahlige Verhältnis dieser Ionen ist also 1:1. Daher gibt man
dem Kochsalz die chemische Formel NaCl und spricht von Natriumchlorid. Mit Natriumchlorid ist also
kein Teilchen gemeint.
Für Ionenverbindungen gilt das Gesetz der Ladungsneutralität: Ionenverbindungen sind elektrisch
neutral.
Setzt man Ca (elementares Calcium) mit Chlorgas um, so entsteht eine Ionenverbindung mit den
2-fach positiven Ca 2+ -Ionen (Calciumionen) und den einfach negativen Cl - -Ionen:
Ca + 2 Cl Ca 2+ + 2 Cl –
Um das Gesetz der Ladungsneutralität zu erfüllen, müssen in diesem Fall auf ein Ca 2+ -Ion zwei Cl - -
Ionen entfallen, d.h. das kleinste ganzzahlige Verhältnis muss 1:2 sein. Aus diesem Grunde hat der
Stoff Calciumchlorid die Formel CaCl 2 (der Index 1 wird nicht geschrieben).
Auch bei anderen Reaktionen von Metallen mit Nichtmetallen entstehen Verbindungen, die wie
Kochsalz aus Ionen aufgebaut sind. Solche Ionenverbindungen bezeichnet man allgemein als Salze.