Bildung des Ionengitters

Bei der Ionenbindung wirken die Kräfte der Anionen und Kationen auf alle Seiten, daher bildet sich ein Ionengitter. 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.

Bildung des Ionengitters

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.

Die Gitterformen

Durch bestimmen der Koordinationszahl kann die Form des Gitters herausgefunden werden. Die Koordinationszahl ist umso grösser, je kleiner der Unterschied zwischen den Ionenradien ist. Wenn also ein kleines Ion einem grossen Gegenion gegenübersteht, dann ist die Koordinationszahl automatisch klein, da der Abstand der gleich-geladenen Ionen grösser ist als der, der unterschiedlich-geladenen. Die Elementarzelle kann durch Translation (Parallelverschiebung) drei verschiedene Kristallgitter aufbauen (Uns sind bis jetzt zwei der drei Kristallgitter bekannt.) Die Elementarzelle enthält die Informationen, wie das Gitter aussieht und wie die Ionen darin angeordnet sind.

Der Gittertyp eines Salzes erfolgt aus der stöchiometrischen Zusammensetzung (z.Bsp. NaCl, Na2SO4,…), der Geometrie und dem Ionenradienverhältnis α ( = RKation / RAnion ).

Datei:Gitter kubisch flächenzentriert.jpg

Ionengitter kubisch-flächenzentriert[2]

→ wenn α = 0.41 bis 0.73 ist, dann ist die Koordinationszahl = 6, das heißt, dass das Gitter kubisch – flächenzentriert ist.

α = R_Kation / R_Anion

Ionengitter kubisch-raumzentriert[3]

→ wenn α = 0.73 bis 1.00 ist, dann ist die Koordinationszahl = 8, das heißt, dass das Gitter kubisch – raumzentriert ist

Quellen

• Chemieunterlagen

Weblinks

• Uniterra - Seite zur Ionenbindung
• Uni Erlangen- Chemie Seite einer Uni
• Wikipedia - Wikipedia Seite zu kubisch-raumzentriert