Ionenbindung I Chemische Bindungen I musstewissen Chemie

0:00 Chemische Bindungen sind wie Beziehungen. Geben und Nehmen oder alles teilen? Mehr dazu erfahrt ihr jetzt. Falls ihr schon länger bei diesem Kanal dabei seid, dann habt ihr schon einiges über Atome gelernt. Zum Beispiel, dass wirklich alles aus Atomen besteht, auch dieser Apfel hier. Aber die Atome, die jetzt diesen Apfel bilden, die sind nicht frei und ungebunden, die hängen ja irgendwie zusammen. Wir Chemiker sagen dazu, die Atome gehen untereinander eine Bindung ein. Dabei gibt es verschiedene Arten von Bindungen zwischen Atomen und wir gucken uns heute eine davon genauer an: die Ionenbindung. Grundsätzlich gibt es drei Arten von chemischen Bindungen:

0:45 Atombindungen und Metallbindungen schauen wir uns ein andermal an, wir bleiben heute bei den Ionenbindungen. Ionen, noch mal ganz kurz, sind Bausteine von Salzen. Musste wissen für diese Folge: Was Ionen und Salze generell sind und was die Oktettregel ist, könnt ihr euch noch mal anschauen, falls das nötig ist, ansonsten: los geht's! In unserem Video über Ionen und Salze habe ich euch erzählt, wie Ionen, also geladene Teilchen, überhaupt entstehen. Entweder können Atome Elektronen abgeben - dadurch geben sie negative Ladung ab und werden somit positiv geladen - oder sie können Elektronen aufnehmen - dadurch nehmen sie negative Ladung auf und werden negativ geladen. Positiv geladenen Ionen heißen Kationen, negativ geladene Ionen heißen Anionen. Wir wissen also, was Ionen sind.

1:31 Aber was ist jetzt eine Ionenbindung? Positive und negative Ladungen ziehen sich gegenseitig an. Das nennt man elektrostatische Anziehung. Das ist dasselbe Prinzip wie im Atom. Der positive Atomkern und die negative Elektronenhülle ziehen sich an. Wäre das nicht der Fall, würden Atomkern und Hülle gar nicht beisammen bleiben. Und genauso ziehen sich eben entgegengesetzt geladene, also positiv und negativ geladene Ionen an. Und andersrum: Gleiche Ladungen stoßen sich ab. Positive Ladung und positive Ladung stoßen sich gegenseitig ab. Genauso stoßen sich auch negative Ladungen gegenseitig ab. Und das Ganze:

2:21 Und einen Ionenverbindung ist ein Salz. Die nächste Frage ist: Welche entgegengesetzt geladenen Ionen, also welche Kationen und Anionen, ziehen sich denn besonders gerne an, gehen also besonders gerne Ionenbindungen miteinander ein? Na ja, im Prinzip ziehen alle Kationen Anionen an und andersrum. Aber es gibt Kombis, die besonders gut zusammenpassen, und das liegt an der Oktettregel. Nach der Oktettregel möchten alle Elemente der Hauptgruppen gerne so sein wie die Edelgase. Das bedeutet, sie möchten dieselbe Anzahl an Außenelektronen besitzen wie die Edelgase. Außenelektronen sind die Elektronen, die in der äußersten Schale des jeweiligen Atoms sitzen, und das sind bei den Edelgasen acht. Okay, Helium ist auch ein Edelgas,

3:07 aber das ist eine Ausnahme, weil es nur eine Elektronenschale hat, und die ist mit zwei Elektronen schon voll. Alle anderen Edelgase haben aber acht Außenelektronen. Und genauso viele wollen die anderen Elemente eben auch haben. Nehmen wir unser beliebtes Beispiel Kochsalz. Natriumchlorid. Das besteht aus den Elementen Natrium und Chlor. Ein Natriumatom besitzt ein Außenelektron. Wenn es dieses eine Elektron abgibt, leert sich die M-Schale, zurück bleibt eine volle L-Schale mit acht Außenelektronen. Das Natriumion erfüllt also jetzt die Oktettregel. Ein Chloratom besitzt sieben Außenelektronen in der M-Schale. Wenn es ein Elektron aufnimmt, besitzt es auch acht Außenelektronen und erfüllt so ebenfalls die Oktettregel.

3:54 Deswegen passt es wie Faust aufs Auge, wenn sich Natrium und Chlor zusammentun. Das Natriumatom gibt ein Elektron ab, das Chloratom nimmt es auf. Und dadurch entstehen ein positiv geladenes Natriumion und ein negativ geladenes Chloridion, die beide die Oktettregel erfüllen. Win-win. Aber nehmen wir doch mal ein anderes Beispiel. Aluminium, kennt ihr ja auch. So ein Aluminiumatom hat drei Außenelektronen. In der M-Schale. Wenn es diese drei Elektronen abgibt, wird die L-Schale darunter mit acht Elektronen zur äußersten Schale. Wir haben dann ein dreifach positiv geladenes Aluminiumion und schreiben es dann so: Wir können das positive Aluminiumion, genau wie bei Natrium auch,

4:39 mit negativen Chloridionen zu einer Ionenverbindung vereinen. Aber damit die Oktettregel für alle Beteiligten erfüllt ist, brauchen wir nicht nur ein Chloridion, sondern drei. Denn das Aluminiumatom hat drei Elektronen abzugeben, aber ein Chloratom möchte jeweils nur ein Elektron aufnehmen. Um alle drei Elektronen vom Aluminiumatom unterzubringen, braucht es daher drei Chloratome. Daher entsteht die Ionenverbindung AlCl3. Spricht sich Aluminiumchlorid, und das ist wieder ein Salz. Übrigens ist Aluminiumchlorid der Stoff, der vielen Deos zugesetzt wird. Warum, erzähle ich in der Endcard. Die letzte Frage lautet: Wie genau sehen Ionenverbindungen, also Salze, überhaupt aus?

5:24 Wie muss ich mir das vorstellen? Spontan wird man vielleicht denken, so ein Haufen Natriumchlorid besteht aus vielen einzelnen Teilchen, wobei jedes Teilchen aus einer NaCl-Verbindung besteht, also immer ein Natriumion und ein Chloridion zusammen. Und davon dann ganz viele. Und beim Aluminiumchlorid hängen dann eben drei Chloridionen an einem Aluminiumion dran. Und ganz viele davon wären dann ein Haufen Aluminiumchlorid. So ist das aber nicht. Ionenverbindungen bilden nämlich sogenannte Kristallgitter. Das heißt, Kochsalz zum Beispiel besteht nicht aus vielen einzelnen NaCl-Teilchen, sondern aus Kristallen, die aus Natriumionen und Chloridionen dreidimensional aufgebaut sind. Das sind ungefähr so aus. Zusammengehalten wird der Kristall durch die elektrostatische Anziehung.

6:13 Also durch die Anziehung zwischen positiven und negativen Ionen. Die Ionen ordnen sich dabei immer so an, dass: Wenn man ein Kristallgitter darstellt, dann mal man normalerweise solche Striche zwischen die Ionen, welche die Bindungen darstellen sollen. Aber das ist nur, damit es übersichtlicher aussieht. In Wirklichkeit sind Ionenbindungen nicht so in eine Richtung gerichtet, sondern die elektrostatische Kraft wirkt in alle Richtungen. Solche Kristallgitter können übrigens auch viel komplizierter aussehen als das hier. NaCl ist da recht einfach aufgebaut. Aus dem Zusammenhalt der Ionen im Kristallgitter erklären sich übrigens viele Eigenschaften von Salzen.

6:59 Sie haben meistens sehr hohe Schmelztemperaturen. Ihr könnt mal versuchen, Kochsalz zu schmelzen. Das schafft ihr nicht mit einem Feuerzeug. Außerdem sind Salze nicht verformbar, sondern spröde. Das heißt, sie bröckeln leicht. Und sie leiten den elektrischen Strom, geschmolzen oder in wässriger Lösung. Diese Eigenschaften unterscheiden die Ionenverbindungen, also die Salze, stark von anderen chemischen Verbindungen, die eben durch andere Bindungen zusammengehalten werden. Zum Beispiel durch die Atombindung. Dazu kommen wir in einem anderen Video, aber für dieses Mal reicht's. Also, fassen wir zusammen:

7:46 Das Prinzip der Ionenbindung ist ein Geben und Nehmen. Und zu guter Letzt: So viel zu Ionenbindungen. Ich hoffe, dass euch das Video geholfen hat. Wenn ihr Fragen habt, schreibt sie in die Kommentare. Und wenn ihr nichts verpassen wollt, gerne abonnieren. Bis nächstes Mal! Ach so, ich habe euch ja versprochen, zu erklären, wie Aluminiumchlorid im Deo funktioniert. Also: Wenn wir Aluminiumchlorid über unser Deo in unsere Achseln sprühen,

8:31 dann fällt das Aluminiumchlorid dort Proteine aus. "Ausfällen" bedeutet, dass sich so Ministopfen bilden, die unsere Schweißporen verstopfen, damit kein Schweiß mehr rauskommt. Irgendwie auch eklig, oder? Es gibt aber auch immer mehr Deos ohne Aluminiumsalze, weil die unter Verdacht stehen, schädlich zu sein. Aber ob die Deos ohne Aluminium auch richtig gut sind? Schreibt's in die Kommentare. Untertitel im Auftrag des ZDF für Funk, 2017