Chemische Bindung

Ionenbindung

Eine ionische Bindung entsteht durch die elektrostatische Anziehungskraft zwischen positiv und negativ geladenen Ionen: Ein Atom gibt Elektronen ab, ein anderes nimmt sie auf. Der Schlüssel dazu ist die Elektronegativität – ein Atom mit geringer Elektronegativität gibt seine Elektronen leicht ab, ein Atom mit hoher Elektronegativität nimmt sie gerne auf, um die stabile Edelgaskonfiguration zu erreichen. Klassischerweise entstehen Ionenbindungen zwischen Metallen und Nichtmetallen (Produkt: Salze); die Elektronegativitätsdifferenz zwischen den Bindungspartnern liegt dabei über 1,7 – diese Grenze trennt ionische von kovalenten Bindungen. Beispiel Natriumchlorid (NaCl): Das Natriumatom (1 Valenzelektron) gibt dieses ab, um die Elektronenkonfiguration des Edelgases Neon zu erreichen; Chlor nimmt es auf, um die Konfiguration von Argon zu erreichen. Es entstehen Na⁺ und Cl⁻, die sich anziehen und ein stabiles Ionengitter mit starken elektrostatischen Kräften bilden – eine ionische Bindung hat typischerweise eine Bindungsenergie von rund 400 kJ/mol.

Diese starken Gitterkräfte erklären mehrere charakteristische Eigenschaften von Salzen: Da viel Energie nötig ist, um das Gitter aufzubrechen, haben Ionenverbindungen tendenziell hohe Schmelz- und Siedetemperaturen. Im festen Zustand leiten sie keinen Strom, da die Ionen im Gitter fixiert sind – erst geschmolzen oder in Wasser gelöst (dann Elektrolyte genannt) können sich die Ionen frei bewegen und Strom leiten (destilliertes Wasser selbst ist übrigens ein Isolator und leitet nicht). Zudem sind Ionenkristalle spröde: Bei mechanischem Druck verschieben sich die Gitterebenen, gleichnamige Ionen geraten nebeneinander, stoßen sich stark ab, und der Kristall zerbricht.

Salzformeln berücksichtigen, wie viele Elektronen die beteiligten Atome abgeben bzw. aufnehmen können. Calcium (2. Hauptgruppe, 2 Valenzelektronen) benötigt zwei Chloratome, da jedes Chloratom gemäß Oktettregel nur ein Elektron aufnehmen kann – daher die Formel CaCl₂. Bei der Nomenklatur wird das Kation mit dem deutschen Elementnamen benannt, das Anion mit einem (meist lateinischen) Namensteil plus der Endung „-id“ (NaCl = Natriumchlorid, CaF₂ = Calciumfluorid). Bei Übergangsmetallen, die unterschiedlich geladene Ionen bilden können (z. B. Fe²⁺ und Fe³⁺), wird die Ladung in römischen Ziffern angegeben: Fe²⁺ = Eisen(II)-oxid, Fe³⁺ = Eisen(III)-oxid.