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Ionenbindungen

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Ionenbindungen

Chemische Bindungen sind wie Beziehungen. Es handelt sich entweder um ein Geben und Nehmen oder alles wird geteilt. Bindungen sind die Grundlage für alle Moleküle, die wir kennen. Es können sich Atome aneinanderlagern, die dadurch Vorteile in Bezug auf ihre Stabilität ziehen. Deshalb assoziieren wir mit einer Bindung auch oftmals etwas Stark. Die Ionenbindung schafft diese Art von Stabilität, indem zwischen Metallen und Nichtmetallen, Elektronen ausgetauscht werden.

Ionenbindung – Definition

Die Ionenbindung ist eine der drei Primärbindungen, die es in der anorganischen Chemie gibt. Unter Primärbindungen versteht man starke Wechselwirkungen unter Atomen.

Ionenbindungen sind chemische Bindungen zwischen Metallen und Nichtmetallen, die auf elektrostatischer Anziehung beruhen.

Bei den Ionenbindungen ziehen sich Kationen (positiv geladene Ionen) und Anionen (negativ geladene Ionen) elektrostatisch an.

Das Ziel der Ionenbindung

Atome liegen im Grundzustand als Elemente vor, die genauso viele Elektronen wie Protonen im Atomkern haben. Die Elemente sind damit neutral und haben keine Ladung.

Aus Gründen der Energiearmut, die angestrebt wird, nehmen Elemente Elektronen auf oder geben Elektronen ab, bis sie auf ihrer Außenschale genauso viele Elektronen haben wie ein Edelgas. Edelgase sind die Elemente der achten Hauptgruppe im Periodensystem und sie sind sehr reaktionsträge. Wegen des "Streben" nach Energiearmut geben Elemente Elektronen ab oder nehmen welche auf, je nachdem, was weniger Energie benötigt bzw. bei welchem Vorgang weniger Elektronen bewegt werden müssen.

Edelgase erfüllen die Oktettregel. Nach dieser Regel ist die äußerste Elektronenschale (Valenzelektronenschale) mit acht Elektronen besetzt. Dies entspricht der Edelgaskonfiguration, die sehr günstig und energiearm ist. Deswegen wird sie von Elementen angestrebt.

Das Element Helium bildet die Ausnahme. Helium hat nur eine Elektronenschale, auf der sich zwei Elektronen befinden.

Dabei passt es natürlich, wenn zwei Elemente aufeinandertreffen, von denen eines eher Elektronen abgeben und das andere eher Elektronen aufnehmen möchte. Das Element, das seine Elektronen abgibt, ist dann positiv geladen (Kation mit Elektronenmangel). Das Element, das Elektronen eher aufnimmt, ist negativ geladen (Anion mit Elektronenüberschuss).

Nach Elektronenübertragung liegen Kation und Anion vor, die sich dann gegenseitig elektrostatisch anziehen und damit über eine ionische Bindung zusammengehalten werden. Fast alle ionischen Bindungen werden als Salze bezeichnet. Die Kationen und Anionen ordnen sich bei Salzen in einem regelmäßigen Kristallgitter an.

Damit eine Ionenbindung entstehen kann, muss ein Elektronegativitätsunterschied (ΔEN) der größer ist als 1,7 vorliegen. Die Elektronegativität ist ein Maß für die Stärke, mit der Bindungselektronen zu einem Element gezogen werden. Um die Differenz zu berechnen, ziehst Du den kleineren EN-Wert der beteiligten Atome von dem größeren EN-Wert ab, damit die Differenz immer positiv ist.

Je stärker Elemente Elektronen anziehen, desto höher wird ihr Wert für die Elektronegativität. Dabei gilt Fluor als Element mit der höchsten Anziehungskraft als Richtlinie für die anderen Elemente.

Beispiele einer Ionenbindung

Natriumchlorid (Kochsalz) besteht aus den Elementen Natrium und Chlor. Das Natriumatom besitzt ein Außenelektron, was abgegeben werden kann, sodass es die Oktettregel erfüllt. Das Chloratom besitzt sieben Außenelektronen. Wenn es ein Elektron aufnimmt, besitzt es auch acht Außenelektronen und erfüllt so auch die Oktettregel. Das vom Natrium abgegebene Elektron wird also vom Chlor aufgenommen, wodurch ein positiv geladenes Natriumion und ein negativ geladenes Chloridion entsteht.

Ein weiteres Beispiel ist Aluminiumchlorid. Ein Aluminiumatom hat drei Außenelektronen. Wenn es diese drei Elektronen abgibt, erfüllt es die Oktettregel. Es entsteht ein drei-fach positiv geladenes Aluminiumion. Das Aluminiumion kann mit negativen Chloridionen zu einer Ionenverbindung vereint werden. Damit die Oktettregel für alle Beteiligten erfüllt ist, werden drei Chloridionen benötigt. Denn das Aluminium hat drei Elektronen abzugeben und das Chlor kann nur eines aufnehmen. Es entsteht das Salz Aluminiumchlorid (AlCl3).

Aluminiumchlorid ist eine Substanz, die vielen Deos zugesetzt wird. Wenn aluminiumhaltige Deos in die Achselhöhle gesprüht wird, dann fällt das Aluminiumchlorid dort Proteine aus. "Ausfällen" bedeutet, dass sich Ministopfen bilden, die die Schweißporen verstopfen, damit kein Schweiß mehr austritt. Es gibt immer mehr Deos ohne Aluminiumsalze, weil sie im Verdacht stehen, schädlich zu sein.

Struktur einer Ionenbindung

Ionenverbindungen bilden sogenannte Kristallgitter. So besteht zum Beispiel Natriumchlorid aus Kristallen, die aus Natriumionen und Chloridionen dreidimensional aufgebaut sind. Zusammengehalten wird der Kristall durch die elektrostatische Anziehung. Also durch die Anziehung zwischen positiven und negative Ionen. Die Ionen ordnen sich dabei immer so an, dass die elektrostatische Anziehung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen so groß wie möglich wird und die Abstoßung zwischen gleich geladenen Ionen, so klein wie möglich.

Ionenbindung, Ionengitter NaCl, StudySmarterAbbildung 3: Gitterstruktur von Natriumchlorid

Eigenschaften von Ionenbindungen

Ionenbindungen weisen folgende Eigenschaften auf:

  • Sie bilden harte und spröde Verbindungen aus

  • Die Verbindungen liegen als Kristalle mit typischen Strukturen vor

  • Sie haben hohe Schmelztemperaturen

  • Sie lösen sich in polaren Lösungsmitteln

  • Sie leiten elektrischen Strom sowohl in geschmolzener, als auch in gelöster Form

Als eine Faustregel kannst Du Dir merken, dass Ionenbindungen entstehen, wenn der Unterschied der Elektronegativitäten mindestens 1,7 beträgt. Ist die Differenz niedriger, so handelt es sich wahrscheinlich um kovalente Bindungen.

Bei der kovalenten Bindung werden Elektronen geteilt, indem Atomorbitale zweier Atome überlappen.

Ionenbindungen - Das Wichtigste

  • Salze bestehen aus Ionen und werden durch Ionenbindungen zusammengehalten.

  • Sie beruhen auf den elektrostatischen Wechselwirkungen, die durch die entgegengesetzt geladenen Ionen entstehen.

  • Ionenverbindungen liegen in Kristallgittern vor.

  • Damit eine Ionenbindung entstehen kann, muss ein Elektronegativitätsunterschied (ΔEN) der größer ist als 1,7 vorliegen

  • Ionenverbindungen bilden harte und spröde Verbindungen aus, haben hohe Schmelztemperaturen, lösen sich in polaren Lösungsmitteln und leiten elektrischen Strom sowohl in geschmolzener, als auch in gelöster Form.

Nachweise

  1. Uni-Heidelberg: Chemische Bindung (23.06.2022)
  2. Mortimer. (1996). Chemie - Das Basiswissen der Chemie. Thieme Verlag.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Ionenbindungen

Eine Bindung die auf elektrostatischen Wechselwirkungen beruht die durch entgegengesetzte Ladungen entstehen.

Ionenbindungen sind chemische Bindungen zwischen Metallen und Nichtmetallen, die auf elektrostatischer Anziehung beruhen. 

Wenn die Ionen durch eine Bindung eine stabile Elektronenkonfiguration erreichen und ein Ionengitter ausbilden können. Zudem sollte die Differenz der Elektronegativität höher als 1,7 sein.

Alle Elemente der Hauptgruppen, ausgenommen der Edelgase gehen Ionenbindungen ein.

Nebengruppenelemente eher seltener.

Finales Ionenbindungen Quiz

Frage

Was ist eine Hydratation?

Antwort anzeigen

Antwort

Hydratation ist das Anlagern von Wassermolekülen an Ionen und polaren Verbindungen.

Frage anzeigen

Frage

Handelt es sich bei der Hydratation um eine chemische Reaktion?

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Antwort

Bei der Hydratation handelt es sich um keine chemische Reaktion, sondern es ist ein physikalischer Vorgang. Es handelt sich um eine lockere Bindung zwischen dem Wasser und den Ionen aufgrund elektrostatischer Kräfte.

Frage anzeigen

Frage

Nenne ein anderes Wort für Hydrathülle.

Antwort anzeigen

Antwort

Hydrathüllen werden auch Hydrat-Sphären genannt.


Frage anzeigen

Frage

Warum kann eine zweite Hydrat-Sphäre entstehen?


Antwort anzeigen

Antwort

Eine zweite Hydrat-Sphäre ist durch die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wassermolekülen möglich. Das kommt besonders bei kleinen Ionen vor.

Frage anzeigen

Frage

Welche elektrostatischen Kräfte sind bei der Hydratisierung aktiv?

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Antwort

Ion-Dipol-Wechselwirkungen

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Frage

Was ist die Hydratationesenergie?


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Antwort

Die Hydratationsenergie ist die Energie, die während der Hydratation frei wird.

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Frage

Wovon hängt die Hydratationsenergie ab?

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Antwort

Die Hydratationsenergie ist abhängig von der Größe und Ladung der Ionen.

Frage anzeigen

Frage

Welcher Zusammenhang hinsichtlich Hydratationsenergie und Ionen ist richtig?

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Antwort

Je kleiner das Ion und je größer die Ladung des Ions, desto größer ist die freigesetzte Hydratationsenergie.

Frage anzeigen

Frage

Was bestimmt über die Wasserlöslichkeit von Salzen?

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Antwort

Gitterenergie und Hydratationsenergie

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Frage

Wann ist ein Salz wasserlöslich bzw. nicht in Wasser löslich?

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Antwort

Ein Salz ist in Wasser löslich, wenn die Hydratationsenergie größer ist als die Gitterenergie.

Ist die Gitterenergie größer als die Hydratationsenergie, ist das Salz nicht in Wasser löslich.

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Frage

Welchen Effekt haben Hydrathüllen beim Lösen eines Salzes?

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Antwort

Die Hydrathüllen schwächen die Anziehungskräfte zwischen den Ionen des Salzes. Diese lassen immer mehr nach, sodass es schließlich zum Lösen des Salzes kommt.

Frage anzeigen

Frage

Beschreibe den Zusammenhang zwischen Hydratationsenergie und Ionenradius.

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Antwort

Der Ionenradius ist ein Maß für die Ionengröße. Bei Ionen mit einem kleineren Ionenradius ist die Ladung konzentrierter als bei einem Ion mit größerem Ionenradius. Somit lagern sich mehr Wassermoleküle an und die Hydratationsenergie ist größer.

Frage anzeigen

Frage

Beschreibe den Vorgang der Dissoziation eines Salzes.

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Antwort

Wassermoleküle umgeben das Salz und adsorbieren sich an das Ionengitter des Salzes. Es bilden sich Ion-Dipol-Wechselwirkungen aus. Die Wassermoleküle lösen schließlich einzelne Ionen aus dem Ionengitter heraus. Das Salz dissoziiert.


Frage anzeigen

Frage

Was bedeutet ein "aq." in einer Reaktionsgleichung?

Antwort anzeigen

Antwort

Ein "aq," bedeutet "in Wasser gelöst".

Frage anzeigen

Frage

Beschreibe die Hydratisierung von Ionen durch Wassermoleküle.

Antwort anzeigen

Antwort

Die Wassermoleküle bestehen aus einem partiell positiven Wasserstoffteilchen und einem partiell negativ geladenen Sauerstoffteilchen. Der partiell negative Sauerstoff richtet sich zu den Kationen aus und der partiell postive Wasserstoff richtet sich zu den Anionen aus. Die Wassermoleküle bilden so Hydrathüllen um die Ionen. Eine Hydratisierung hat stattgefunden.


Frage anzeigen

Frage

Welcher Vorgang wird auch als Hydratation bezeichnet?

Antwort anzeigen

Antwort

Das Einlagern von Wasser in Festkörpern und die Ausbildung von Kristallwasser wird auch als Hydratation bezeichnet.


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Frage

Wohin wandern die Ionen in einem elektrischen Feld?

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Antwort

​In einem elektrischen Feld wandern die Anionen zur Anode und die Kationen zur Kathode.

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Frage

Warum haben Hydroniumionen und Hydoxidionen höhere Werte für die Ionenbeweglichkeit?

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Antwort

Hydroniumionen und Hydroxidionen haben höhere Werte durch die Möglichkeit zur Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen und den Grotthus-Mechanismus.

Frage anzeigen

Frage

Von welchen Parametern ist die Ionenbeweglichkeit abhängig?


Antwort anzeigen

Antwort

Die Ionenbeweglichkeit ist abhängig von der Ionenladungen, der Ionengröße, der Hydrathülle und den Wechselwirkungen der Ionen mit dem Wasser.

Frage anzeigen

Frage

Wie hängt die Ionenbeweglichkeit mit der molaren Leitfähigkeit zusammen?

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Antwort

Das Produkt aus der Ionenbeweglichkeit und der Faraday-Konstante ergibt die molare Leitfähigkeit.

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Frage

Wie wird die molare Leitfähigkeit noch genannt?

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Antwort

Sie wird auch Äquivalentleitfähigkeit genannt.

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Frage

Was ist die Elektrophorese?


Antwort anzeigen

Antwort

Die Elektrophorese ist die Wanderung von Ionen und Molekülen in einer Lösung in einem elektrischen Feld.

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Frage

Wofür wir die Elektrophorese genutzt?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Elektrophorese wird für die Trennung von Molekülen genutzt.

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Frage

Nennen Sie zwei Anwendungsbereiche der Elektrophorese.

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Antwort

Die Elektrophorese wird in der Biologie und Medizin zur DNA-Analyse und DNA-Sequenzierung genutzt. Außerdem wird sie zur Trennung von Proteinen genutzt.

Frage anzeigen

Frage

Was beeinflusst die Wanderungsgeschwindigkeit der Ionen und Moleküle bei der Elektrophorese?

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Antwort

Teilchenladung, Teilchengröße, die Stärke des elektrischen Felds sowie die Viskosität des Lösungsmittels beeinflussen die Wanderungsgeschwindigkeit.


Frage anzeigen

Frage

Warum erfolgt eine Trennung der Moleküle bei der Elektrophorese?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Trennung erfolgt aufgrund der unterschiedlichen Wanderungsgeschwindigkeiten der Moleküle.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre kurz den Grotthus-Mechanismus.

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Antwort

Der Grotthus-Mechanismus ermöglicht eine schnellere Ionenwanderung bei Hydroxidionen und Hydroniumionen durch die Wasserstoffbrückenbindungen. Die Protonen wandern schneller in einer wässrigen Lösung durch das Auflösen und Neuverbinden der Bindungen und Wasserstoffbrückenbindungen.

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Frage

Wo spielt die Ionenbeweglichkeit neben der Elektrophorese noch eine Rolle?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Ionenbeweglichkeit (in der Gasphase) spielt bei Ionen-Mobilitäts-Spektrometern eine Rolle.

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Frage

Durch welches Verfahren wird Siedesalz gewonnen?

Antwort anzeigen

Antwort

Siedesalz wird durch die kontrollierte Bohrlochsolung gewonnen

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Frage

Durch welches Verfahren wird Meersalz gewonnen?

Antwort anzeigen

Antwort

Meersalz wird durch sogenannte Salzgärten durch Ebbe und Flut in warmen Gebieten gewonnen.

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Frage

Durch welches Verfahren wird Steinsalz gewonnen?

Antwort anzeigen

Antwort

Durch den bergmännischen Abbau, also durch unterirdisches Bohren und Sprengen, wird Steinsalz gewonnen.

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Frage

Aus welchen Elementen setzt sich Kochsalz zusammen?

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Antwort

Kochsalz ist aus den elementaren Stoffen Natrium (Na) und Chlor (Cl) aufgebaut.

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Frage

Definiere den Begriff Kochsalzgewinnung.

Antwort anzeigen

Antwort

Unter Kochsalzgewinnung verstehst du die Entnahme von bestimmten, leicht löslichen Salzen aus einem, teilweise natürlichen, Vorkommen. Daraufhin werden die gewonnenen Salze verfügbar gemacht, um sie aufzubereiten und zu verwenden. Fast ausschließlich wird damit die Gewinnung, Aufbereitung und Verarbeitung von Kochsalz gemeint.

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder Falsch?


Kochsalz Entstehung


Um den genauen Ursprung der Kochsalzgewinnung zu untersuchen, musst du bis in die Jungsteinzeit (ca. 5800 und 4000 v. Chr.) und Bronzezeit (ca. 3300 und 1200 v. Chr.) zurückreisen. Schon damals wurde im Stadtteil, der heute als Sachsen-Anhalt bekannt ist, aus Solequellen Kochsalz gewonnen.

Antwort anzeigen

Antwort

Richtig

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Frage

Fülle die Lücken:


Zu den ersten deutschen Salinenstätten galten die 1) .................. (seit dem 7. Jhd.), 2) ...................................... (seit 696 v. Chr.) und 3) ............................... ................ (seit 1037). 


Antwort anzeigen

Antwort

1) Soest 

2) Lüneburg 

3) Schwäbisch Hall 

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Frage

Erläutere in einem Satz, durch welche Verfahren Kochsalz gewonnen werden kann.

Antwort anzeigen

Antwort

Auf der ganzen Welt werden hauptsächlich drei Methoden angewendet, um Kochsalz zu gewinnen: der bergmännische Abbau, die Bohrlochsolung und die Gewinnung aus Salzgärten.

Frage anzeigen

Frage

Welche Aussagen sind wahr?


Bergmännischer Abbau von Steinsalz

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Antwort

Meistens erfolgt der Abbau des Salzes im sogenannten Kammerabbauverfahren.

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Frage

Was ist Sole?

Antwort anzeigen

Antwort

Sole ist nichts anderes als eine Salz-Wasser-Mischung.

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Frage

Fülle die Lücken:


Bohrlochsolung


Es bilden sich, teilweise trichterförmige, 1) ..................................... Diese werden als 2) .................................. bezeichnet. Auf einen Quadratkilometer Fläche werden meistens circa sieben bis acht dieser 3) ............................. platziert. Dazwischen werden noch ausreichend große 4) ................................. angebracht, mit dem Zweck die Erdoberfläche zu 5) ......................................

Antwort anzeigen

Antwort

 1) Hohlräume

2) Kaverne  

3) Kavernen 

4) Stützpfeiler 

5) unterstützen 

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Frage

Welche Aussagen über die Bohrlochsolung sind falsch?

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Antwort

Die gesättigte Sole muss einen Natriumchlorid-Anteil von 26,4% aufweisen.

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Frage

Das Verfahren der Kochsalzgewinnung durch Salzgärten ist das wohl ........ Verfahren.

Antwort anzeigen

Antwort

Das Verfahren der Kochsalzgewinnung durch Salzgärten ist das wohl älteste Verfahren.

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Frage

Erkläre, wie aus Meerwasser Meersalz gewonnen werden kann.

Antwort anzeigen

Antwort

Zuerst wird Meerwasser mithilfe eines Systems in flach geformte Becken geleitet, die aus dem Sand des Strandes gebaut werden. Diese Becken werden als Salzgärten bezeichnet. Das Wasser verdunstet schließlich wegen der Sonneneinstrahlung nach einer Zeit. 


Die im Meerwasser gelösten Ionen kristallisieren dadurch je nach ihrer Löslichkeit aufeinanderfolgend - die Ionen ordnen sich also praktisch von selbst in Schichten des entsprechenden Salzes an. In der Obersten findet man das Kochsalz, der nach dem Trocknen abgeschöpft wird. 

Frage anzeigen

Frage

Das Tote Meer hat einen NaCl-Anteil von ..... %.

Antwort anzeigen

Antwort

7,93%

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Frage

Warum ist Kochsalz so wichtig für den Menschen?

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Antwort

Kochsalz ist nicht nur wegen dem Geschmack wichtig für uns. Salz gehört zu den wichtigsten Mineralstoffen zum Überleben, sowohl für Menschen, als auch für Tiere. 

Beispielsweise zur Bildung der Magen-(Salz)Säure, für die Muskelerregung und die Nervenleitung ist Kochsalz essenziell.

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Frage

Was sind die Vorteile von Viehsalz?

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Antwort

Dieses Salz steigert Appetit der Tiere und fördert deren allgemeine Gesundheit.

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Frage

Kochsalz kann als Konservierungsmittel eingesetzt werden. Wieso?

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Antwort

Kochsalz entzieht dem Lebensmittel die Feuchtigkeit, also die Grundlage Wasser. Dadurch können sowohl schädliche Organismen entzogen, als auch Keime und Krankheitserreger abgetötet werden.

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Frage

Warum werden intermolekulare Bindungen eher als Wechselwirkungen bezeichnet?

Antwort anzeigen

Antwort

Intermolekulare Bindungen sind um ein Vielfaches schwächer als intramolekulare Bindungen und werden deshalb eher als Wechselwirkungen bezeichnet.

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Frage

Zu welcher Art der Bindungen gehört die Ionenbindung?


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Antwort

Intramolekulare Bindungen

Frage anzeigen

Frage

Was ist das grundlegende Ziel einer chemischen Bindung?

Antwort anzeigen

Antwort

Das Ziel ist es, eine stabilere Valenzelektronenanordnung zu erreichen, die meist einer Edelgaskonfiguration entspricht und durch den Austausch oder durch das Teilen von Valenzelektronen erreicht wird.

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Frage

Welche Eigenschaften treffen auf ein Kation in einer Ionenbindung zu?

Antwort anzeigen

Antwort

Gibt Elektronen ab (Donator)

Frage anzeigen
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