Bildung des Ionengitters: Unterschied zwischen den Versionen
| Zeile 1: | Zeile 1: | ||
Wenn sich Ionen verbinden,entsteht ein Ionengitter, da sich die gleichgeladenen Ionen abstossen und die gegengleichgeladenen Ionen anziehen. Somit ist die Bildung des Ionengitters eigentlich eine Optimierung, denn die gleichgeladenen Ionen versuchen möglichst weit voneinander entfernt zu sein, während die gegengleichgeladenen Ionen die Nähe suchen. Somit entsteht diese - sehr unwahrscheinliche - Anordnung eines Gitters. | Wenn sich Ionen verbinden,entsteht ein Ionengitter, da sich die gleichgeladenen Ionen abstossen und die gegengleichgeladenen Ionen anziehen. Somit ist die Bildung des Ionengitters eigentlich eine Optimierung, denn die gleichgeladenen Ionen versuchen möglichst weit voneinander entfernt zu sein, während die gegengleichgeladenen Ionen die Nähe suchen. Somit entsteht diese - sehr unwahrscheinliche - Anordnung eines Gitters. | ||
| − | Je stärker die Kräfte zwischen den | + | Je stärker die Kräfte zwischen den Ionen sind, umso grösser ist die '''[[Bildung des Ionengitters#Die Gitterenergie|Gitterenergie]]'''. Je nach Atomradienverhältnis der Ionen und ihrer stöchiometrischen Zusammensetzung, bilden sich unterschiedliche '''[[Bildung des Ionengitters#Ionengittertypen|Gittertypen]]'''. Deren '''[[Bildung des Ionengitters#Koordinationszahl|Koordinationszahl]]''' gibt die Anzahl Gegenionen an, die um ein Ion gruppiert sind. |
| Zeile 16: | Zeile 16: | ||
2. die Nichtmetalle entziehen den Metallen die Elektronen | 2. die Nichtmetalle entziehen den Metallen die Elektronen | ||
| − | 3. | + | 3. Coulomb’sche Kräfte werden frei, wobei positive und negative Ladungen entstehen |
4. das Ionengitter nimmt seine Form an | 4. das Ionengitter nimmt seine Form an | ||
Version vom 6. Juni 2010, 22:04 Uhr
Wenn sich Ionen verbinden,entsteht ein Ionengitter, da sich die gleichgeladenen Ionen abstossen und die gegengleichgeladenen Ionen anziehen. Somit ist die Bildung des Ionengitters eigentlich eine Optimierung, denn die gleichgeladenen Ionen versuchen möglichst weit voneinander entfernt zu sein, während die gegengleichgeladenen Ionen die Nähe suchen. Somit entsteht diese - sehr unwahrscheinliche - Anordnung eines Gitters.
Je stärker die Kräfte zwischen den Ionen sind, umso grösser ist die Gitterenergie. Je nach Atomradienverhältnis der Ionen und ihrer stöchiometrischen Zusammensetzung, bilden sich unterschiedliche Gittertypen. Deren Koordinationszahl gibt die Anzahl Gegenionen an, die um ein Ion gruppiert sind.
Inhaltsverzeichnis
Bildung des Ionengitters
![Bildung eines Ionengitters[1]](/chemiewiki/index.php?title=Datei:Bildung_eines_Ionengitters.jpg)
1. Metalle und Nichtmetalle (rot & blau) treffen aufeinander
2. die Nichtmetalle entziehen den Metallen die Elektronen
3. Coulomb’sche Kräfte werden frei, wobei positive und negative Ladungen entstehen
4. das Ionengitter nimmt seine Form an
Zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen im Gitter bestehen elektrostatische Anziehungskräfte – so genannte coulomb’sche Kräfte. Diese Anziehungskräfte wirken nach allen Seiten gleichmässig. Daraus ergibt sich eine typische räumliche Anordnung der entgegengesetzt geladenen Ionen im Kristallgitter.
Die Gitterenergie
Die Gitterenergie ist die Energie, die bei der Bildung des Ionengitters freigesetzt wird, bzw. die Energie, die man aufwenden muss, um das Gitter zu spalten. Nach dem coulomb’schen Gesetz ist die Anziehungskraft zwischen zwei elektrischen Ladungen von der Grösse der Ladungen und vom Abstand zwischen den Ladungen abhängig. Die Gitterenergie nimmt zu, je grösser die Anziehungskräfte im Gitter sind Umso grösser der Unterschied der Ionenradien ist, desto mehr nimmt die Gitterenergie ab.
Ionengittertypen
Es gibt verschiedene Typen von Ionengitter. Welcher Gittertyp entsteht ist von folgenden Faktoren abhängig:
a) stöchiometrische Zusammensetzung
b) Radienverhältnis der beteiligten Ionen
Koordinationszahl
Die Koordinationszahl beschreibt die Anzahl Gegenionen eines Ion in der Gitterstruktur. Durch Bestimmen der Koordinationszahl kann also die Form des Gitters herausgefunden werden.
Ist der Unterschied der Radien zwischen Anion und Kationen sehr gross, so ist die Koordinationszahl kleiner. Hingegen wenn der Unterschied sehr klein ist, also ähnliche grosse Radien der Ionen, ist auch die Koordinationszahl grösser.
Das Verhältnis der Radien ist also entscheidend:
x = RKation / RAnion
x = 0.41 bis 0.73 → KZ = 6
x = 0.73 bis 1.00 → KZ = 8
Elementarzelle
Die Elementarzelle ist die kleinste Einheit im Ionengitter. Sie enthält sämtliche Information zu Struktur des Ionengitter. Ist also die Elementarzelle bekannt, so kennt man gleichzeitig den Aufbau des gesamten Ionengitters, also wie die Ionen innerhalb des Gitters angeordnet sind.
Uns sind 2 Kristallgittertypen bekannt.
NaCl-Gittertyp
Bei einer Koordinationszahl von 6 entsteht der Typ des Natriumchlorid.
Jedem Ion stehen also 6 Gegenionen gegenüber (KZ=6) und der Radienunterschied zwischen Anionen und Kationen ist gross.
Diesen Typ der Ionengitterstruktur nennt man auch kubisch-flächenzentriert, da die Ionen und Gegenionen jeweils auf der gleichen Ebene liegen.
CsCl-Gittertyp
Bei einer Koordinationszahl von 8 entsteht der Typ des Caesiumchlorid.
Die Radien der Ionen sind also ähnlich gross und auf jedes Ionen fallen 8 Gegenionen (KZ=8)
Dieser Typ nennt man auch kubisch-innenzentriert, da das Gegenion im innern, also im Raum, der anderen Ionen liegt.
Energetische Betrachtung
Bei der Bildung eines Ionengitters müssen Elektronen weggenommen werden, wobei Energie aufgewendet werden muss. Die Reaktion ist also stark exotherm.
Somit ist zum Beispiel Salzbildung sehr exotherm, weil ein Ionengitter gebildet wird.
Quellen
- Chemieunterlagen
Weblinks
- Uniterra - Seite zur Ionenbindung
- Uni Erlangen- Chemie Seite einer Uni
- Wikipedia - Wikipedia Seite zu kubisch-raumzentriert
