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. Atome können sich auch aneinanderlagern und dadurch Vorteile in Bezug auf ihre Stabilität ziehen. Deshalb assoziieren wir mit einer Bindung oftmals etwas Starkes. Die Ionenbindung schafft diese Art von Stabilität, indem zwischen Metallen und Nichtmetallen, Elektronen ausgetauscht werden.

Ionenbindung – Definition

Um Dich in das Thema einzuführen, folgt jetzt vorerst eine kurze Definition der Ionenbindung. Im Laufe dieser Erklärung erfährst Du dann genaueres zum Thema und der Entstehung von Ionen. Die Ionenbindung ist eine der drei Primärbindungen, die es in der anorganischen Chemie gibt. Unter Primärbindungen versteht man starke Wechselwirkungen unter Atomen.

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

Ionenbindung - Einfach erklärt

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 Strebens nach Energiearmut geben Elemente Elektronen ab oder nehmen welche auf, je nachdem, was weniger Energie benötigt beziehungsweise bei welchem Vorgang weniger Elektronen bewegt werden müssen. Ein Beispiel dazu folgt im Laufe der Erklärung.

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).

Damit eine Ionenbindung entstehen kann, muss ein Elektronegativitätsunterschied (ΔEN) der größer ist als 1,7 zwischen den beiden Elementen 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 E_N-Wert der beteiligten Atome von dem größeren E_N-Wert ab, damit die Differenz immer positiv ist. Ist die Differenz niedriger als 1,7, so handelt es sich wahrscheinlich um kovalente Bindungen.

Das Element mit der höheren Elektronegativität bildet dabei das Anion und das mit der geringeren Elektronegativität bildet das Kation. Nach Elektronenübertragung liegen also 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.

Ionenbindung - Beispiele

Am besten kann man Ionenbindungen am Beispiel von Salzen erklären. 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 dreifach 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).

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.

Abbildung 3: Gitterstruktur von Natriumchlorid

Ionenbindungen - Eigenschaften