Chemieprüfung 3gM: Ionenbildung

Sulfid

Nitrid

Phosphid

Hydroxid

Sulfat

Hydrogensulfat

Phosphat

Hydrogenphosphat

Dihydrogenphosphat

Carbonat

Hydrocarbonat

Nitrat

Cyanid

Ammonium

Hydronium

- Bestehen aus Ionen

- Metall gib e- ab --> positiv geladenes Ion = Kation

- Nichtmetall nimmt e- auf --> negativ geladenes Ion = Anion (grösser als Atom weil sie mehr Elektronen besitzen)

in regelmäßigen, hochsymmetrischen Gitterstrukturen kristallisierenden Verbindungen

Bsp: Na --> Na+ , Cl --> Cl- = NaCl --> Natriumchlorid (id = einfaches, negativ geladenes Ion)

Wenn Salzkristalle mit Wasser in Berührung kommen, dann lagern sich an deren Oberflächen und Kanten die Wassermoleküle als Dipole an. Dabei richten sich die positiv geladenen Ionen des Salzes am negativen Pol des Wassermoleküls aus - und umgekehrt - die negativ geladenen Ionen am positiven Pol des Wassermoleküls.

Diese Wechselwirkung nennt man Ion-Dipol-Wechselwirkung, bei der die Ionen am Rande des Ionengitters von Wassermolekülen aus dem Ionengitter herausgelöst und von ihnen umhüllt werden (Hydrathülle). Nun können die Ionen in das Wasser diffundieren. Diesen Vorgang bezeichnet man als Hydratation, bei dem Energie frei wird, die Hydrationsenergie. Sie dient als Maß für die Neigung der Ionen, sich mit Wassermolekülen zu verbinden

Molekulare Verbindungen entstehen aus Nichtmetall und Nichtmetall – sie sind Nichtleiter (Isolatoren) mit zumeist relativ niedrigem Siedepunkt (diamantartige oder kunststoffartige Verbindungen mit Riesenmolekülen ausgenommen).

Ionische Verbindungen (Salze) bestehen aus Kationen und Anionen. Sie sind oft salzartig:

• spröde,
• kristallförmig
• von hohem Schmelz- und Siedepunkt und
• elektrisch leitfähig nur in Schmelze oder Lösung.

Die Ionen entstehen bei der Reaktion von Metall- und Nichtmetallatomen.

Kationen werden gebildet...
Atome mit 1 bis 4 Außenelektronen neigen dazu, Elektronen abzugeben. Es handelt sich dabei meist um Metalle, die den Edelgaszustand erreichen wollen. Dabei entstehen positiv geladene Ionen. Solche Ionen heißen Kationen.
Anionen werden gebildet...
Atome mit 5 bis 7 Außenelektronen können Elektronen aufnehmen. Dabei entstehen negativ geladene Ionen. Solche Ionen heißen Anionen.

Einem Atom wird ein Atomradius zugeschrieben, mit dem seine räumliche Größe näherungsweise bestimmt werden kann. In überwiegend ionisch aufgebauten Systemen werden den Atomen Ionenradien zugeschrieben. Der Ionenradius bezeichnet die effektive Größe eines einatomigen Ions in einem Ionengitter.

Die Atomradien nehmen innerhalb einer Gruppe des Periodensystems von oben nach unten zu und innerhalb einer Periode von links nach rechts ab. Dies erklärt sich daraus, dass innerhalb einer Periode die Kernladungszahl und damit die positive Ladung des Kerns wächst. Somit werden die negativen Elektronen des Atoms stärker angezogen.

Der Atomradius steigt, weil die Anzahl der Schalen und somit die räumliche Ausdehnung des Atoms zunimmt.

Elektrische Leitfähigkeit: nur im flüssigen und gelösten Zustand

Salze besitzen in der Regel eine hohe Schmelz- und Siedetemperatur, eine geringe Härte meist eine geringe thermische Ausdehnung und Kompressibilität.

Spröde aber spaltbar

Kristalline Salzstrukturen zeichnen sich auf Grund der bei ihrer Bildung freigesetzten, z.T. beträchtlichen Gitterenergien oftmals durch eine besondere Stabilität aus, hohe Schmelz- und Siedepunkte sind die Folge.

berechnen: auf der rechten Seite haben wir Elektroaffinität und Gitterenergie, auf der linken Seite alle anderen Energien. Beide Seiten müssen den gleichen Betrag haben. So kann man die einzelnen Energien berechnen.

Energie muss aufgewendet werden, um aus einem Ionengitter einzelne Ionen zu machen (Gitterenergie), gleichzeitig wird aber auch Energie freigesetzt, wenn sich beim auflösen ins Wasser die Wassermolekülen um die Ionen kommen (Hydratationsenergie)

Gitterenergie > Hydratationsenergie = Wasser wird kalt

Gitterenergie < Hydratationsenergie = Wasser wird warm

Hydratationsenergie - Gitterenergie = Lösungswärme 

Fluorid

Chlorid

Bromid