Neben der kovalenten und der metallischen Bindung existiert auch noch eine weitere Bindung zwischen Atomen, die sogenannte Ionenbindung.
Definition: Was ist eine Ionenbindung?
Bei der Ionenbindung geht ein Elektron von einem Reaktionspartner zum anderen über und es entsteht eine neue Verbindung. Diese Verbindungen bestehen typischerweise aus einem Metall und einem Nichtmetall und werden allgemein als Salze bezeichnet.
Der Grund dafür, dass ionische Verbindungen von Metallen und Nichtmetallen gebildet werden, hängt mit der Elektronenaffinität bzw. der Ionisierungsenergie zusammen. Damit nämlich ein Elektronenübergang stattfindet, müssen die Elektronen von einem Bindungspartner bereitwillig abgegeben und vom anderen Bindungspartner bereitwillig aufgenommen werden.
Die Elektronenaffinität zeigt uns an, wie gerne ein Atom ein Elektron aufnimmt.
Die Ionisierungsenergie zeigt dagegen, wie gerne ein Atom ein Elektron abgibt.
Damit nun eine ionische Bindung zustande kommen kann, muss die Elektronenaffinität des einen Atoms hoch sein. Zugleich muss die Ionisierungsenergie des anderen Atoms niedrig sein. Typischerweise besitzen viele Metalle eine sehr niedrige Ionisierungsenergie, viele Nichtmetalle hingegen eine sehr hohe Elektronenaffinität.
Die Gitterenergie
Die Gitterenergie ist definiert als die notwendige Energie, die aufgewendet werden muss um 1 mol einer ionischen Verbindung im festen Zustand in seine Ionen im gasförmigen Zustand zu trennen.
Die Gitterenergie wird meist in kJ/mol angegeben und ist für alle ionischen Verbindungen positiv. Das bedeutet, dass zur Trennung ionischer Verbindungen in ihre gasförmigen Ionen Energie aufgewendet werden muss. Folglich handelt es sich dabei um einen endothermen Prozess, bei welchem dem System Energie zugeführt werden muss.
Beispiel einer Ionenbindung
Betrachten wir hierzu als Beispiel die Trennung der ionischen Verbindung Natriumbromid (NaBr) in seine gasförmigen Ionen. Dazu muss eine Energie von 732 kJ pro Mol aufgewendet werden.
Man kann diesen Vorgang folgendermaßen notieren:
Andererseits wird bei der Bildung eines Kristallgitters Energie frei und zwar genau der Betrag der Gitterenergie.
Eigenschaften von Ionenbindungen
Ionische Verbindungen können aufgrund zahlreicher Eigenschaften von anderen Verbindungen unterschieden werden. Zu diesen Eigenschaften zählen:
- hohe Sprödigkeit
- hohe Härte
- elektrische Leitfähigkeit (in Lösung oder als Schmelze)
Die Stromleitfähigkeit erklärt sich trivial, da die vorliegenden Ionen in Schmelze bzw. Lösung Strom leiten können.
Die Härte ionischer Verbindungen ist durch die relativ hohe Gitterenergie erklärbar. Da die Anziehungen zwischen den Ionen sehr stark ist, muss viel Energie zugeführt werden um die ionische Verbindung zu Schmelzen bzw. zu verdampfen. Natriumbromid hat beispielsweise einen Schmelzpunkt von 755°C.
Besonders spröde sind Salze, da sie ein festes Ionengitter bilden. Kommt es auch nur zu leichten Verschiebungen innerhalb dieses Gitters, stehen sich gleich geladenen Ionen gegenüber, welche sich abstoßen – was genau der Sprödigkeit entspricht.
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