• Einführung

    Wie können sich Stoffe eigentlich verbinden?

    Im Prinzip streben alle Atome danach, in der äußersten Schale so viele Elektronen wie die Edelgase zu besitzen (Oktettregel) und gehen deshalb chemische Bindungen mit anderen Atomen ein. Edelgase wie Helium, Neon oder Argon haben bereits voll besetzte Außenschalen, sind damit (bildlich gesprochen) glücklich und zufrieden und brauchen keinen Partner, um sich abzureagieren - also gehen sie keine chemischen Bindungen ein. Da sich alle anderen Elemente zusammen tun müssen, um einen stabilen Zustand zu erreichen, besteht fast alles auf der Welt aus Molekülen, auch die Luft, die wir atmen und das Wasser, das wir trinken.

    Dass es im Bindungsprozess ganz schön "funken" kann, zeigt die Entstehung des Natriumchlorids (NaCl) - besser bekannt als Kochsalz.

    Beispiel: Die Bildung von Natriumchlorid (NaCl)

    Im Experiment im Video siehst du die Enstehung einer "wunderbaren Freundschaft" zwischen den Elementen Natrium und Chlor. Aus diesen zwei äußerst aggressiven Elementen entsteht hier eine stabile, neutrale Bindung - unser Kochsalz!

    Willst du wissen, wie die Bindung zwischen Natrium und Chlor im Detail zu Stande kommt? Dann klicke auf den nächsten Reiter.

  • Elektronenübertragung

    Die Entstehung von NaCl als Animation

    Was passiert also genau bei der Entstehung von Natriumchlorid (NaCl)?

    Der Bindungsprozess zwischen Natrium und Chlor wird in dieser Animation veranschaulicht. Tipp: Klicke auf "play", um sie ablaufen zu lassen.

    Chlor


    Bildschirmfoto_2012-11-04_um_20.03.20.pngBetrachten wir zunächst das Chlor-Atom.

    Die Außenschale des Chlor-Atoms besteht aus sieben Elektronen.

    Was kann das Chlor-Atom nun tun, um den erstrebenswerten Zustand beispielsweise eines Argon-Atoms zu erreichen? (Tipp: Das Edelgas Argon hat die gewünschte stabile Elektronenkonfiguration mit acht Außenelektronen.)

    Lösung: Chlor muss ein Elektron aufnehmen. Es hat danach die Argon-Konfiguration, also die gleiche Elektronenanordnung wie das Argon-Atom.

    Natrium

    Bildschirmfoto_2012-11-04_um_20.02.53.pngBetrachten wir nun das Natrium-Atom.

    Es hat nur ein einziges Außenelektron.

    Das Natrium-Atom müsste in seine Außenschale sieben Elektronen aufnehmen, um den Edelgaszustand zu erreichen. Das geht allerdings noch weit einfacher, indem es sein einziges Außenelektron abgibt. Die mit acht Elektronen voll besetzte, darunter liegende L-Schale wird dann zur neuen Außenschale. Und schon haben wir die Edelgaskonfiguration!

    Lösung: Bei der Reaktion von Natrium und Chlor zu Natriumchlorid gibt das Natrium-Atom ein Elektron an das Chlor-Atom ab.

    Zusammenfassung

    Bei der Entstehung von Natriumchlorid findet ein Elektronentransfer (eine Elektronenübertragung) vom Natrium zum Chlor statt. Natrium gibt ein Elektron ab, Chlor nimmt ein Elektron auf. Natrium ist damit der Elektronen-Donator (-spender) und Chlor der Elektronen-Akzeptor (-empfänger).

    Beide Atome gelangen durch die Bindung aneinander in den erstrebenswerten Edelgaszustand und sind "glücklich und zufrieden". Das äußerst aggressive Gas Chlor wird dadurch völlig harmlos, da das zusätzliche Elektron das Chlor-Atom in ein sogenanntes Chlorid-Ion verwandelt. Willst du mehr über Ionen wissen? Dann klicke auf den nächsten Reiter.

  • Ionenbildung

    Aus Atomen werden Ionen

    Bei der Reaktion von Natrium mit Chlor wandeln sich die Atome zu sogenannten Ionen.

    Aus den Natrium-Atomen entstehen positiv geladene Natrium-Ionen (sogenannte Kationen).

    Aus den Chlor-Atomen entstehen negativ geladene Chlorid-Ionen (sogenannte Anionen).

    Allgemein gilt:

    Positiv geladene Ionen heißen Kationen,
    Negativ geladene Ionen heißen Anionen.
    Als geladene Teilchen leiten Ionen den elektrischen Strom.

    Arbeitsauftrag 1

    pinnwand_4_82.png

    Drucke das Arbeitsblatt aus und bearbeite zunächst nur die 1. Aufgabe!

    Die nötigen Informationen findest du im Periodensystem.

    Überlege dir, wie der Elektronenaustausch funktionieren könnte!

     

    Es geht aber auch elektronisch:

    Auf 'Chemie Interaktiv' gibt es eine Möglichkeit, diese Reaktionsgleichung per Drag and Drop zu konstruieren! Viel Spaß damit!

    Weitere Ionenbildungen

    Elemente der 2. Hauptgruppe haben insgesamt zwei Außenelektronen 'zuviel'. Den Elementen aus der 6. Hauptgruppe fehlen eben diese zwei Elektronen.
    Was also passiert wohl, wenn solche Elemente aufeinandertreffen?

    Die Antwort dürfte dir nicht allzu schwer fallen . . .

    Was aber, wenn die Zahl der vom Metall abgegebenen Elektronen nicht mit der Zahl der Elektronen übereinstimmt, die das Nichtmetall aufnehmen kann?

    Spätestens an dieser Stelle haben wir jetzt ein Problem . . Oder hast du schon eine Idee?

    Arbeitsauftrag 2

    pinnwand_4_82.pngFormuliere auf deinem zuvor ausgedruckten Arbeitsblatt nun auch noch die Reaktion von Calcium, bzw. Natrium mit Sauerstoff!

     

    Lust auf mehr? Vielleicht schaffst du ja auch noch dieses Arbeitsblatt?     Vorsicht: Anspruchsvoll ;-)

  • Ionengitter

    Das Ionengitter

    Sicher erinnerst du dich noch. Im Video am Anfang dieses Lernpfades wurde Chlorgas über geschmolzenes Natrium geleitet. Danach reagierten beide Stoffe heftig unter Flammenerscheinung miteinander. Das Ergebnis war Natriumchlorid (NaCl),ein weißes, kristallines Pulver, besser bekannt als Kochsalz.

    Als Salze bezeichnet man chemische Verbindungen, die aus positiv geladenen Ionen (Kationen) und negativ geladenen Ionen (Anionen) aufgebaut sind.
    ionbildung1.png
    Hast du dir schon einmal überlegt, was passiert, wenn ein Kation alle negativen Ionen in der Nachbarschaft anzieht, und wenn gleichzeitig jedes Anion alle positiven Ionen in seiner Umgebung anzieht?

    Das Ergebnis siehst du in der Grafik rechts:

    Es entsteht ein regelmäßig angeordnetes Ionengitter. Man spricht auch von einem Ionenkristall oder von einem Kristallgitter.
    Das Ganze erstreckt sich in alle Richtungen, ist also dreidimensional!

    Wie das Ionengitter von Natriumchlorid (NaCl) entsteht, zeigt dir die folgende Animation.


    Durch die Vorgänge des Elektronentransfers und die sich daran anschließende Gitterbildung entsteht eine starke chemische Bindung zwischen den unterschiedlich geladenen Teilchen (Ionenbindung).
    6.jpg
    Es bilden sich Salze (Ionengitter) mit typischen Eigenschaften:

    • fester Aggregatzustand (starke elektrostatische Anziehungskräfte)
    • hohe Schmelz- und Siedetemperaturen (starker Zusammenhalt der Teilchen)
    • Schmelzen der Ionengitter leiten den elektrischen Strom
    • spröde und zerbrechlich
    • Dissoziation in Wasser
  • Teste dein Wissen!

    Aus Atomen werden Ionen

    pinnwand_4_82.pngDas Arbeitsblatt verdeutlicht noch einmal die Entstehung von Ionen aus Atomen.
    Fülle die beiden Tabellen aus!
    Tipp:
    Du kannst das Arbeitsblatt auch 'elektronisch'  ausfüllen und im Anschluss ausdrucken!

    Eine animierte Zusammenfassung mit Überprüfung findest du auf dem LTAM-Server (Lycée technique des Arts et Métiers).

    Zusammenfassung (Lückentext)

    .. verwendet das Quiz-Skript Framework

    Teste dein Wissen (1)

    .. verwendet das Quiz-Skript Framework

    Teste dein Wissen (2)

    .. verwendet das Quiz-Skript Framework

  • Für die Lehrkraft

  • Lehrerinfos