Ionenbildung

Nur wenige Elemente (Atomarten) stellen die stabilsten Zustände dar, die Edelgase. Die Edelgase sind reaktionsträge und wir finden sie nicht in Verbindungen vor. Alle anderen Elemente sind bereit, bei kleinster Beeinflussung in diese sogenannten „Edelgaszustände“ überzugehen.

Alle Atome streben nach dem Zustand, eine voll besetzten Außenschale zu besitzen.

Die Elemente bilden ihre Ionen durch die Aufnahme fremder Elektronen in ihre Außenschale oder die Abgabe von eigenen Elektronen aus ihrer Außenschale.

Beispiel: Natrium (Element 11, 1. Hauptgruppe im PSE)

\( Na \rightarrow Na^+ + e^- \)

Das Natriumatom hat ein Außenelektron. Um eine volle Außenschale zu haben, müsste es entweder 7 Elektronen aufnehmen oder aber sein einziges Außenelektron abgeben. Der Weg des geringeren Widerstandes (Aufwandes) wird häufiger gegangen und so neigt das Natriumatom zur Elektronenabgabe. Auch im Kochsalz liegt es in seiner Ionenform \( (Na^+) \) vor.

Beispiel: Fluor (Element 9, 7. Hauptgruppe im PSE)

\( F + e^- \rightarrow F^- \)

Das Fluoratom hat 7 Außenelektronen. Um eine volle Außenschale zu haben, müsste es entweder die 7 Elektronen abgeben oder aber ein einziges Außenelektron aufnehmen. Auch hier wird der Weg des geringeren Widerstandes (Aufwandes) eingeschlagen und so findet man bevorzugt das Fluoridion \( (F^-) \) in der Natur.
(Sauerstofffreie Nichtmetallionen bekommen alle die Endung „id“ angehangen. Mit steigendem Sauerstoffgehalt eines Ions ändern sich die Endungen systematisch.)

Allgemein kann man feststellen, dass die Elemente mit wenig Außenelektronen dazu neigen, ihre Außenelektronen abzugeben. Elemente bei denen die Außenschale zu mehr als der Hälfte gefüllt ist, nehmen bevorzugt Elektronen auf.

Hauptgruppen 1 bis 3 … Elektronenabgabe
Hauptgruppen 5 bis 7 … Elektronenaufnahme


Die Elemente der 4. Hauptgruppe gehen beide Wege, je nachdem welcher Reaktionspartner zur Verfügung steht.

Die Edelgase (8. Hauptgruppe) bilden keine Ionen auf natürliche Weise!

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Das Bohr´sche Atommodell – Atombau II

Bild von Arek Socha auf Pixabay

Was wir bisher wissen: (AB Wiederholung/interaktiv)

Recht schnell war nach der Formulierung des Atommodells nach Rutherford klar, dass eine unkontrollierte Bewegung der Elektronen in der Atomhülle zur Katastrophe und damit zur Auslöschung von Materie, wie wir sie kennen, führen würde. Ein Elektron, welches in einen Kern stürzen würde, zöge eine Kernspaltung nach sich, die alles in einer Kettenreaktion vernichten würde. Wir würden nicht existieren.

Hier nun setzt Niels Bohr – ein Schüler Rutherfords – an. Er wählt den für einen Mathematiker typischen Weg und berechnet Kräfte, Wege und Effekte für das System Atom und kommt zu der Erkenntnis, dass die Elektronen sich sehr geordnet und mathematisch exakt um den Kern bewegen müssen. Und sie können nicht alle den gleichen Abstand vom Kern haben. Sie bewegen sich wie die Planeten unseres Sonnensystems um das Zentrum.

Arbeitsblätter zum Thema:

Übung
Übung (Lösung)

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Natriumchlorid – ein Salz

Sprechen wir von Salz, so meinen wir im täglichen Sprachgebrauch fast immer Speise– oder Kochsalz. Natriumchlorid heißt dieses Salz in der Chemie. Es ist das Natriumsalz der Salzsäure oder Chlorwasserstoffsäure.
Seine Formel lautet NaCl, es bildet farblose, feste würfelförmige Kristalle, die uns weiß erscheinen, wenn sie durch Zerkleinern Risse beinhalten.
Kochsalz löst sich gut in Wasser (36g/100ml), ist geruchlos und nicht brennbar.

Wir benötigen ca. 5g Salz am Tag. Wir nutzen Salz zum Würzen unserer Speisen, zur Konservierung von Nahrung und auch zur Enteisung von Straßen im Winter. In medizinischen Präparaten dient es als 0,7% Lösung als kurzzeitiger Blutersatz zur Kreislaufstabilisierung.

Der Bau von Salz

Salz bildet einen Ionenkristall. Seine Bestandteile sind die Ionen der Elemente Natrium und Chlor. Das positiv geladene Natriumion ist in allen Richtungen (rechts, links, vorn, hinten, oben, unten) von negativ geladenen Chloridionen umgeben. Die Ionen halten durch die vorhandenen Anziehungskräfte (positiv/negativ) und die nebenbei auch entstehenden Abstoßungskräfte einen konstanten Abstand zueinander. Das Mineral NaCl heißt „Halit“ (engl. Halite). und bildet würfelförmige Kristalle, die farblos sind.

Kristalldarstellung: KLICK

Für eine animierte Version dieser Darstellung gehen Sie folgendermaßen vor:
Geben Sie auf www.molview.org in die Suchzeile „Halite“ein und stellen Sie unter „Model“ die „2x2x2 Celle“ aus.

Das Auflösen von Salz im Wasser

Wassermoleküle sind ständig in Bewegung. Sie sind sogenannte Dipole. Das bedeutet, ihre Moleküle besitzen positive und negative Ladungsschwerpunkte, die Anziehungskraft auf entgegengesetzt geladene Teilchen ausüben. Das macht Wasser zu einem hervorragenden Lösungsmittel.

Und das immer nach dem gleichen Schema:

1. Die Wassermoleküle dringen in den Ionenkristall ein.
2. Die Kräfte zwischen den Ionen im Gitter werden durch die Ladungs- und Abstandsveränderungen geschwächt.
3. Die Wassermoleküle umlagern die Ionen.
4. Die umlagerten Ionen werden – dank der Eigenbewegung von Wasser- abtransportiert.

Der folgende Inhalt stammt von www.javalab.org

Arbeitsblätter zum Thema Salz:

Salz(e) 1SalzgewinnungSalzstraßeGeschichten vom Salz

mehr zum Thema Salz:

Die Salzstraße

Salzgewinnung interaktiv

Lernprogramm Salz (PC – Download)

die-salzwerkstatt.de

Lernbox Salz der Uni Bremen ( Chemie Didaktik )

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