Ionenbindungen: Definition, Bildung, Eigenschaften und Beispiele

Ionenbindungen sind ein bemerkenswertes Merkmal chemischer Bindungen. Sie entstehen, wenn zwei Atome, eines positiv und das andere negativ geladen, aufgrund ihrer elektrostatischen Kräfte voneinander angezogen werden. Dadurch entsteht eine ionische Bindung. Solche Bindungen bilden sich normalerweise zwischen Metallen und Nichtmetallen und führen zu ionischen Verbindungen.

Wir müssen einige wichtige Fakten über Ionenbindungen berücksichtigen:

1. Sie entstehen durch eine elektrovalente Bindung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen, hauptsächlich aufgrund der elektrostatischen Anziehung zwischen dem Kation und dem Anion.
2. Beispiele für ionische Verbindungen sind Natriumchlorid (NaCl), bei dem das Natriumatom sein Valenzelektron an ein Chloratom abgibt und so ein Natriumkation (Na+) und ein Chloridanion (Cl-) bildet.
3. Im Vergleich zu kovalenten Bindungen haben Ionenbindungen aufgrund der starken Wechselwirkungen, die sie zusammenhalten, besondere Eigenschaften, wie z. B. höhere Schmelz- und Siedepunkte.

Einige chemische Verbindungen können teilweise kovalenten Charakter besitzen. Dabei handelt es sich um die gemeinsame Verteilung von Elektronen zwischen Bindungsatomen. Ionische Verbindungen werden jedoch hauptsächlich durch ionische Bindungen gehalten.

Es war Fajans und Lewis der im frühen XNUMX. Jahrhundert erstmals das Konzept der elektrovalenten oder ionischen Bindung vorschlug. Sie stellten fest, dass einige Verbindungen eine hohe elektrische Leitfähigkeit zeigten, wenn sie in Wasser gelöst oder geschmolzen wurden, was auf das Vorhandensein mobiler Ionen hinwies. Dies inspirierte zu weiteren Forschungen zu dieser Art chemischer Bindung und führte zu besseren Erkenntnissen darüber, wie Elemente interagieren und Verbindungen bilden.

Definition einer Ionenbindung

Ionenbindungen sind elektrovalente oder elektrostatische Bindungen, auch als ionische Verbindungen bekannt. Sie entstehen, wenn ein Atom ein oder mehrere Elektronen an ein anderes Atom abgibt. Dadurch entstehen zwei gegensätzlich geladene Ionen – ein Kation und ein Anion – die durch elektrostatische Anziehung zusammengehalten werden.

Natriumchlorid (NaCl) ist ein gängiges Beispiel. 

Die Geschichte der Ionenbindungen reicht bis ins späte 19. Jahrhundert zurück. Svante Arrhenius schlug das Konzept von Elektrolyten vor, Substanzen, die in Ionen dissoziieren. Dies war die Grundlage für unser Verständnis ionisch gebundener Moleküle.

Bildung einer Ionenbindung

Der Prozess der Bildung einer Ionenbindung beinhaltet die elektrostatische Anziehung zwischen positiv und negativ geladenen Ionen. Diese Art der chemischen Bindung wird auch als elektrovalente Bindung bezeichnet. Ionenbindungen bilden sich normalerweise zwischen a Metall und ein Nichtmetall, was zur Bildung einer ionischen Verbindung führt.

Um die Bildung einer Ionenbindung zu verstehen, nehmen wir das Beispiel Natriumchlorid (NaCl). Natrium, ein Metall, hat ein Valenzelektron in seinem äußersten Energieniveau. Chlor, ein Nichtmetall, hat sieben Valenzelektronen. Um eine stabile Elektronenkonfiguration zu erreichen, verliert Natrium tendenziell sein Valenzelektron und wird zu einem positiv geladenen Ion oder Kation. Chlor hingegen neigt dazu, ein Elektron zu gewinnen, um sein Oktett zu vervollständigen, und wird zu einem negativ geladenen Ion oder Anion.

Wenn Natrium und Chlor zusammenkommen, führt die elektrostatische Anziehung zwischen den entgegengesetzt geladenen Ionen dazu, dass sie sich verbinden. Das Natriumatom gibt sein Valenzelektron an das Chloratom ab, was zur Bildung von Na+- und Cl--Ionen führt. Der positiv geladenes Natriumion wird von der angezogen negativ geladenes Chloridion, wodurch eine starke Ionenbindung entsteht. Diese Bindung wird durch die elektrostatische Anziehung zwischen den beiden Ionen zusammengehalten.

Es ist wichtig zu beachten, dass in einer Ionenbindung Elektronen werden übertragen, anstatt geteilt wie in einer kovalenten Bindung. Durch die Übertragung von Elektronen entstehen Ionen mit entgegengesetzter Ladung, die sich dann gegenseitig anziehen und eine Ionenbindung bilden. Diese Bindungsart zeichnet sich dadurch aus, dass starke elektrostatische Anziehung zwischen den entgegengesetzt geladenen Ionen.

• Ionische Verbindungen wie Natriumchlorid haben aufgrund der starken ionischen Bindungen, die sie zusammenhalten, hohe Schmelz- und Siedepunkte. 
• Sie weisen auch bestimmte Eigenschaften wie Leitfähigkeit auf, die auf ihre ionische Natur zurückzuführen sind. 
• Beim Auflösen in Wasser zerfallen ionische Verbindungen in ihre Ionenbestandteile, wodurch die Lösung Elektrizität leiten kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Bildung einer Ionenbindung die vollständige Übertragung eines oder mehrerer Elektronen von einem Atom auf ein anderes beinhaltet, was zur Anziehung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen führt. Diese Art der Bindung entsteht zwischen einem Metall und einem Nichtmetall und führt zur Bildung ionischer Verbindungen. Durch das Verständnis des Prozesses der Bildung ionischer Bindungen können wir die einzigartigen Eigenschaften und Charakteristika dieser Verbindungen besser verstehen.

Übertragung von Elektronen

Die Übertragung von Elektronen ist ein Schlüsselkonzept bei der Bildung einer Ionenbindung. Lassen Sie uns in die Details eintauchen! Die folgende Tabelle zeigt, wie Atome Elektronen austauschen, um Ionen zu bilden. Ein Atom verliert Elektronen und wird zu einem positiven Ion, während das andere Elektronen aufnimmt und zu einem negativen Ion wird.

Atom	Elektronenverlust	Ionenladung
Natrium	1	+1
Chlor	1	-1

Interessant ist, dass bestimmte Elemente immer eine feste Anzahl an Elektronen verlieren oder gewinnen. Zum Beispiel, Natrium gibt ein Elektron ab und wird zu einem positiven Ion mit einer Nettoladung von +1, während Chlor ein Elektron aufnimmt und zu einem negativen Ion mit einer Nettoladung von -1 wird. Durch diesen Elektronenaustausch entstehen starke Anziehungskräfte zwischen den Ionen.

Dieses Konzept ist für das Verständnis vieler chemischer Reaktionen und Verbindungen von wesentlicher Bedeutung. Es hilft Wissenschaftlern, Materialien zu manipulieren und neue Substanzen mit gewünschten Eigenschaften herzustellen.

Elektrostatische Anziehung

Elektrostatische Anziehung entsteht, wenn positiv und negativ geladene Ionen voneinander angezogen werden. Dadurch entsteht eine Ionenbindung. 

Wenn Sie die elektrostatische Anziehung manipulieren möchten, können einige Tipps hilfreich sein. 

• Erhöhen Sie zunächst die Ladung eines der beiden Ionen, z. B. mit mehrwertigen Ionen. 
• Zweitens verringern Sie den Abstand zwischen Ionen durch eine effiziente Packung oder Koordination in einer Kristallgitterstruktur. 

Dies kann zu verbesserten Materialeigenschaften führen.

Eigenschaften ionischer Verbindungen

Im Gegensatz zu kovalenten Bindungen, bei denen Elektronen zwischen Atomen geteilt werden, entstehen Ionenbindungen durch die vollständige Übertragung eines oder mehrerer Elektronen von einem Atom auf ein anderes. Die Eigenschaften ionischer Verbindungen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

• Ionische Verbindungen bestehen aus entgegengesetzt geladene Ionen, die durch Ionenbindungen zusammengehalten werden. Beispiele für ionische Verbindungen sind Natriumchlorid (NaCl), Calciumcarbonat (CaCO).₃) und Kaliumiodid (KI).
• Ionische Verbindungen haben hohe Schmelz- und Siedepunkte. Dies liegt daran, dass die elektrostatische Anziehung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen stark ist und eine erhebliche Energiemenge erforderlich ist, um die Ionenbindungen aufzubrechen und die feste Verbindung in eine Flüssigkeit oder ein Gas umzuwandeln.
• Ionische Verbindungen haben eine kristalline Struktur. Die Ionen in einer ionischen Verbindung sind in einem regelmäßigen, sich wiederholenden Muster angeordnet, das als Kristallgitter bezeichnet wird. Diese Struktur trägt zur charakteristischen Sprödigkeit ionischer Verbindungen bei, da das Gitter entlang bestimmter Ebenen leicht brechen kann.
• Ionische Verbindungen sind häufig wasserlöslich. Wenn eine ionische Verbindung in Wasser gelöst wird, umgeben die Wassermoleküle die einzelnen Ionen, trennen sie voneinander und ermöglichen ihnen, sich in der Lösung frei zu bewegen. Diese Fähigkeit, in Wasser in Ionen zu dissoziieren, verleiht ionischen Verbindungen ihre charakteristische Leitfähigkeit.
• Typischerweise werden dazwischen ionische Verbindungen gebildet Metalle und Nichtmetalle. Metalle neigen dazu, Elektronen zu verlieren und positiv geladene Kationen zu bilden, während Nichtmetalle dazu neigen, Elektronen zu gewinnen und negativ geladene Anionen zu bilden. Dieser Elektronentransfer führt zur Bildung entgegengesetzt geladener Ionen, die durch elektrostatische Anziehung zusammengehalten werden.

Ionische Verbindungen haben einzigartige Eigenschaften wie hohe Schmelz- und Siedepunkte, kristalline Strukturen, Löslichkeit in Wasser und die Bildung entgegengesetzt geladener Ionen. Diese Eigenschaften machen sie in verschiedenen Bereichen der Chemie wichtig, beispielsweise bei der Salzbildung und der Leitfähigkeit von Elektrolyten. Das Verständnis der Eigenschaften ionischer Verbindungen ist für die Untersuchung ihres Verhaltens und ihrer Anwendungen in verschiedenen Bereichen von entscheidender Bedeutung.

Entgegengesetzt geladene Ionen

Ionen sind geladene Teilchen, die entstehen, wenn Atome Elektronen aufnehmen oder verlieren. 

• Kationen Sie sind positiv geladen, weil sie weniger Elektronen als Protonen haben. Beispiele hierfür sind Na⁺K⁺, und Mg²⁺. 
• Anionen haben zusätzliche Elektronen aufgenommen und sind negativ geladen. Beispiele hierfür sind Cl^-, F^-, und O^2-.

Ihre entgegengesetzten Ladungen erzeugen elektrostatische Anziehungskräfte, die stabile ionische Verbindungen bilden. Diese Verbindungen haben starke Bindungen, was zu hohen Schmelzpunkten, kristalliner Struktur und Leitfähigkeit führt. Sie kommen in der Natur weit verbreitet vor und spielen eine wesentliche Rolle in der Chemie und Elektronik.

Hohe Schmelz- und Siedepunkte

Ionische Verbindungen weisen aufgrund ihrer starken Ionenbindungen extreme Schmelz- und Siedepunkte auf. Schauen wir uns einige interessante Daten an:

Compounds	Schmelzpunkt (° C)	Siedepunkt (° C)
Kochsalz	801	1413
Magnesiumoxid	2800	3600
Kalziumkarbonat	1339	N / A*

Calciumcarbonat zersetzt sich beim Erhitzen, anstatt wie andere Substanzen zu sieden.

Spröde Natur

Es ist bekannt, dass spröde Materialien bei Belastung brechen oder zersplittern. Dies liegt daran, dass ionische Bindungen in diesen Verbindungen vorhanden.

Diese Bindungen erzeugen eine Kristallgitterstruktur. Positive und negative Ionen werden durch starke Kräfte zusammengehalten. Bei äußerer Krafteinwirkung brechen die Verbindungen und das Material splittert.

Schauen wir uns einige Beispiele für ionische Verbindungen und ihre Sprödigkeit an. 

• Natriumchlorid (NaCl), auch Speisesalz genannt, ist sehr spröde. Durch den Druck gleiten die Ionen, bis sie sich gegenseitig abstoßen, wodurch der Kristall zerbricht.
• Calciumfluorid (CaF₂) wird aufgrund seiner Transparenz in optischen Geräten eingesetzt. Aber es ist auch spröde. Durch Krafteinwirkung kann es zu einer Aufspaltung des Kristallgitters entlang bestimmter Ebenen und damit zu Brüchen kommen.

Diese Verbindungen zeigen in ihrem geschmolzenen oder wässrigen Zustand eine Reaktion – was eine ziemliche Reaktion auslöst!

Gute Stromleiter im geschmolzenen oder wässrigen Zustand

In der Welt der Chemie ionische Verbindungen bestimmte Eigenschaften haben. Eine davon ist ihre Fähigkeit, Elektrizität zu leiten, wenn sie sich in geschmolzenem oder wässrigem Zustand befinden. Das bedeutet, dass sie elektrischen Strom leiten können, was sie wertvoll macht.

Ionische Verbindungen bestehen aus Ionen. Dabei handelt es sich um Atome oder Atomgruppen mit elektrischer Ladung. Sie werden durch starke elektrostatische Kräfte, sogenannte Ionenbindungen, zusammengehalten.

Beim Schmelzen oder Auflösen in Wasser werden die Bindungen zwischen den Ionen aufgebrochen. Die Ionen werden mobil und können sich frei bewegen, was einen besseren Fluss elektrischer Ladungen ermöglicht. Dies erleichtert die Leitung von Elektrizität.

Zu den gängigen ionischen Verbindungen, die im geschmolzenen oder wässrigen Zustand eine gute Leitfähigkeit zeigen, gehören: Natriumchlorid (NaCl), Kaliumnitrat (KNO3) und Magnesiumsulfat (MgSO4).

Die Fähigkeit ionischer Verbindungen, Elektrizität in geschmolzenem oder wässrigem Zustand zu leiten, ist für industrielle Prozesse und wissenschaftliche Forschung wichtig. Forscher verwendeten sogar eine ionische Verbindung namens Lithiumkobaltoxid (LiCoO).₂), um die Akkuleistung zu verbessern. 

Beispiele für ionische Bindungen

Ionische Bindung ist eine Art chemische Bindung zwischen zwei entgegengesetzt geladenen Ionen. Bei dieser Bindung überträgt ein Atom ein oder mehrere Elektronen auf ein anderes Atom, wodurch eine elektrostatische Anziehung zwischen dem positiv geladenen Kation und dem negativ geladenen Anion entsteht. Diese Anziehung hält die Ionen in einer ionischen Verbindung zusammen. Hier finden Sie eine Liste mit Beispielen

1. Natriumchlorid (NaCl)
2. Natriumbromid (NaBr)
3. Natriumfluorid (NaF)
4. Kaliumchlorid (KCl)
5. Kaliumiodid (KI)
6. Kaliumbromid (KBr)
7. Kaliumfluorid (KF)
8. Lithiumiodid (LiI)
9. Lithiumoxid (Li2O)
10. Calciumoxid (CaO)
11. Calciumchlorid (CaCl2)
12. Aluminiumsulfat [Al2(SO4)3]
13. Bariumsulfat (BaSO4)

Natriumchlorid (NaCl)

In Natriumchlorid hat das Natrium (Na) 1 und das Chlor (Cl) hat 7 Valenzelektron. Daher verliert Na ein Valenzelektron und Cl akzeptiert, dass es 8 Elektronen in seinen beiden Valenzschalen hat, um ein zu erreichen Oktett aufgefüllt Elektronenkonfiguration.

                                         NaCl → Na+ + Cl-

Ionische Verbindung NaCl

Natriumbromid (NaBr)

In Natriumbromid hat das Natriumatom ein Elektron in seiner äußersten Schale und das Bromatom hat 7 Elektronen in seiner Valenzschale.  Na verliert ein Elektron, das von Br akzeptiert wird, um sein Oktett zu vervollständigen. Na wird zu Na+ und Br wird nach Austausch des Valenzelektrons zu Br-.

                                                NaBr→ Na+ + Br-

Natriumfluorid (NaF)

In Natriumfluorid NaF, um den Oktettzustand zu vervollständigen, benötigt das Fluoratom 1 Elektron in seiner Valenzschale, das es vom Natriumatom erhält, das ein Elektron in seiner Valenzschale hat. Na erhält eine positive [Na]+ und F erhält eine negative Ladung [F]– und eine ionische Bindung wird in NaF gebildet.

                                           NaF→ Na+ + F-

Kaliumchlorid (KCl)

In KCl hat das Kalium eins und das Chlor hat 7 Elektronen in ihren jeweiligen Valenzschalen. Cl benötigt 1 Elektron, um seinen Oktettzustand zu vervollständigen, während K ein zusätzliches Elektron hat, um oktettaufgefüllt zu werden. Die Bildung ionischer Bindungen findet zwischen K und Cl nach dem Austausch von Valenzelektronen statt.

                                                 KCl→ K+ + Cl-

Kaliumiodid (KI)

In KI hat das Jod 7 Valenzelektronen in seiner Valenzschale und um seinen Oktettzustand vollständig zu erhalten, benötigt es ein weiteres Elektron, das es von Kalium (K) akzeptiert. K verliert ein Elektron und erhält eine positive Ladung, während Jod dieses Elektron aufnimmt und eine negative Ladung annimmt, wodurch ionische Bindungen gebildet werden.

                                                 KI→ K+ + I-

Kaliumbromid (KBr)

In Kaliumbromid KBr hat Kalium 1 Elektron in seiner Valenzschale, während Brom sieben Elektronen hat. Daher verliert K sein einziges Valenzelektron, um zu K+ zu werden, und Br gewinnt dieses Elektron und wird zu negativ geladenem Br–. Die ionischen Bindungen werden zwischen K und Br gebildet.

                                               KBr→ K+ + Br-

Kaliumfluorid (KF)

In Kaliumfluorid KF hat das Fluoratom 7 Elektronen und das Kaliumatom hat ein Elektron in seiner Valenzschale. Um eine stabile Konfiguration (Oktett-aufgefüllte Konfiguration) zu erhalten, benötigt Fluor ein Elektron in seiner Valenzschale. Kalium überträgt sein Valenzelektron auf Fluor und bildet eine ionische Bindung.

                                             KF → K+ + F-

 Ionenverbindung KF

Lithiumiodid (LiI)

In dieser ionischen Verbindung hat das Jod 7 Elektronen in seiner Valenzschale, um sein Oktett zu vervollständigen, es benötigt 1 Elektron. Andererseits hat Lithium eine Wertigkeit von einem Elektron. Es verliert sein Valenzelektron und wird zu einem einfach positiven Ion und erhält durch die Aufnahme eines Elektrons Jod eine negative Ladung.  

                                               LiI → Li+ + I-

Lithiumoxid (Li2O)

In Li2O hat jedes Lithium ein Elektron in seiner äußersten Schale und Sauerstoff hat sechs Elektronen in seiner Valenzschale. Um einen Oktettzustand zu erreichen, benötigt Sauerstoff 2 Elektronen. Beide Li-Atome verlieren Elektronen und werden positiv geladen, während Sauerstoff diese 2 Elektronen gewinnt und negativ geladen wird.

                                       Li₂O → 2Li+ + O₂-

 Ionenverbindung Li₂O

Calciumoxid (CaO)

In Calciumoxid, Ca hat 2 Valenzelektronen, während Sauerstoff sechs Valenzelektronen in seiner Valenzschale hat. Um sein Oktett zu vervollständigen, benötigt Sauerstoff zwei weitere Elektronen. Kalzium verliert seine 2 Elektronen und erhält eine Ladung von +2, und Sauerstoff gewinnt diese Elektronen und erhält eine Ladung von 2-.

                                              CaO → Ca²⁺ + O^2-

Calciumchlorid (CaCl2)

Die beiden Valenzelektronen von Calcium werden auf die Valenzschale jedes der Chloratome übertragen. Jedes der Chlor akzeptiert diese Elektronen und füllt sein Oktett, da sie bereits sieben Elektronen in ihrer jeweiligen Valenzschale haben. Daher wird Kalzium zu Ca²⁺ und jedes der Cl wird zu Cl^-.

                                               CaCl₂ → ca²⁺ + 2Cl^-

Aluminiumsulfat [Al₂(SO₄)₃]

Aluminium hat in seiner Valenzschale bereits drei Elektronen. Daher können zwei Aluminiumteile (2*3) = 6 Elektronen abgeben. Jedes der Sulfationen enthält eine Ladung von -2. Und so kam es dass der Aluminiumsulfat Molekül entsteht durch die Wechselwirkung zweier entgegengesetzter Ladungen.

                                       Al₂(SO₄) → 2Al³⁺ + 3SO₄^2-

Bariumsulfat (BaSO₄)

Barium hat zwei Valenzelektronen und nach Übertragung dieser Elektronen wird Ba zu Ba2+. Sulfationen haben eine Ladung von -2. Daher besteht zwischen Ba eine elektrostatische Anziehung²⁺ und so₄^2-, und es entsteht die ionische Verbindung BaSO4.

                                                BaSO₄ → Ba²⁺ + SO₄^2-

Beispiele für Ionenbindungen im wirklichen Leben

Die folgenden Beispiele für ionische Bindungen werden im täglichen Leben beobachtet

1. Tisch salz: Speisesalz oder NaCl ist eine ionische kristalline Verbindung
2. Jodiertes Salz: Es ist eine Mischung aus Speisesalz und etwas Jodsalz.
3. Fluorid in Zahnpasta: Fluoridionen sind der häufigste Bestandteil aller Zahnpasten.
4. Backpulver: Backpulver ist nichts anderes als Natriumbicarbonat, das ebenfalls eine ionische Verbindung ist.
5. Waschsoda: Der chemische Name von Waschsoda ist Natriumcarbonat-Decahydrat, Na₂CO₃. 10 Stunden₂O.
6. Haushaltsbleiche: Es ist die verdünnte Lösung von Natriumhypochlorit (NaOCl).
7. Konservierungsmittel: Als Konservierungsmittel wird Natriumbenzoat verwendet.
8. Trennmittel: Magnesiumcarbonat, MgCO₃ wird als Trennmittel verwendet.
9. Inhaltsstoffe in Antazida: Antazida bestehen im Allgemeinen aus Magnesiumcarbonat, Magnesiumtrisilikat, Calciumcarbonat und Natriumcarbonat.

Beispiele für starke ionische Bindungen

Die Beispiele für starke Ionenbindungen sind unten aufgeführt.

1. Magnesiumoxid (MgO)
2. Bariumsulfat (BaSO4)
3. Aluminiumsulfat [Al2(SO4)3]
4. Magnesiumsulfat (MgSO4)
5. Magnesiumcarbonat (MgCO3)
6. Calciumoxid (CaO)
7. Bariumcarbonat (BaCO3)

Beispiele für schwache ionische Bindungen

Die Beispiele für schwache Ionenbindungen sind unten aufgeführt:

1. Cäsiumfluorid (CsF)
2. Bariumfluorid (BaF2)
3. Silberfluorid (AgF)
4. Lithiumiodid (LiI)
5. Lithiumbromid (LiBr)
6. Lithiumsulfat (LiSO4)
7. Kaliumfluorid (KF)

Was ist der Unterschied zwischen einer Ionenbindung und einer kovalenten Bindung?

Ionenverbindung	Kovalente Bindung
Wenn die Anziehungskraft ungleiche Ionen aneinander bindet, spricht man von einer Ionenbindung.	Wenn zwei Atome durch die gemeinsame Nutzung von Elektronen stabilisiert werden, spricht man von einer kovalenten Bindung.
Zwischen elektropositiven und elektronegativen Atomen bildet sich eine Ionenbindung.	Es bildet sich eine kovalente Bindung zwischen denselben oder verschiedenen Atomen.
Es ist eine ungerichtete Bindung.	Es ist eine gerichtete Bindung.
Ionische Verbindungen (gebunden durch ionische Bindungen) haben einen hohen Schmelz- und Siedepunkt.	Kovalente Verbindungen (gehalten durch kovalente Bindungen) haben niedrige Schmelz- und Siedepunkte.
Ionische Verbindungen sind in polaren Lösungsmitteln löslich und in unpolaren Lösungsmitteln unlöslich.	Kovalente Verbindungen sind in polaren Lösungsmitteln unlöslich und in unpolaren Lösungsmitteln löslich.

Unterschied zwischen einer Ionenbindung und einer kovalenten Bindung

Unterschied in der Elektronenteilung

Die gemeinsame Nutzung von Elektronen ist ein Eckpfeiler der Chemie. Es unterscheidet eine ionische Bindung von einer kovalenten Bindung. Lassen Sie uns ihre wichtigsten Unterschiede untersuchen, indem wir bewerten, wie Elektronen geteilt werden. Eine Tabelle hilft uns, es besser zu veranschaulichen:

Immobilien	Ionenverbindung	Kovalente Bindung
Art der Bindung	Zwischen Ionen gebildet	Zwischen Atomen gebildet
Elektronenaustausch	Vollständiger Elektronentransfer	Teilen von Elektronen
Elektronenanziehung	Starke elektrostatische Anziehung dazwischen	Relativ schwach
Ausbildung	Zwischen Metallen und Nichtmetallen	Nur zwischen Nichtmetallen
Resultierende Verbindung	Ionische Verbindung	Molekül
Schmelz- und Siedepunkte	High	Niedrig

Ionenbindungen entstehen, wenn Elektronen vollständig zwischen Ionen übertragen werden. Dadurch entsteht eine ionische Verbindung, meist zwischen Metallen und Nichtmetallen. Die Elektronenanziehung in Ionenbindungen ist aufgrund der elektrostatischen Kräfte zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen stark.

Im Gegensatz, Bei kovalenten Bindungen werden Elektronen von Atomen gemeinsam genutzt. Dies kann nur zwischen Nichtmetallen geschehen, wodurch Moleküle entstehen. Die Elektronenanziehung in kovalenten Bindungen ist relativ schwach, da sich die gemeinsamen Elektronen nicht an bestimmten Atomen befinden.

Wenn man sich diese Unterschiede in der Elektronenverteilung ansieht, wird deutlich, dass jede Art von Bindung bestimmte Eigenschaften mit sich bringt. Zum Verständnis und zur Anwendung:

1. Elemente identifizieren: Finden Sie heraus, ob es sich um eine ionische oder kovalente Verbindung handelt, indem Sie prüfen, ob Metalle oder Nichtmetalle vorhanden sind.
2. Bewerten Sie die Elektronenübertragung/-teilung: Prüfen Sie, ob eine vollständige Übertragung von Elektronen (ionische Bindung) oder eine gemeinsame Elektronenteilung (kovalente Bindung) zwischen Atomen stattfindet.
3. Kennen Sie die resultierenden Verbindungen: Durch ionische Bindungen entstehen ionische Verbindungen, während durch kovalente Bindungen Moleküle entstehen. Dies hilft, die Eigenschaften von Verbindungen vorherzusagen und zu verstehen.
4. Schauen Sie sich die Schmelz-/Siedepunkte an: Höhere Schmelz-/Siedepunkte weisen normalerweise auf ionische Verbindungen hin, während niedrigere Werte auf kovalente Verbindungen hinweisen.

Mit diesen Tipps kann man anhand ihrer Elektronenaustauschmuster zwischen ionischen und kovalenten Bindungen unterscheiden. Dieses Wissen ist für das Verständnis chemischer Reaktionen und ihrer entsprechenden Eigenschaften unerlässlich. Eine Bindung ist so anhänglich wie ein Koala, während die andere lockerer ist wie ein schlüpfriger Aal.

Der Unterschied in der Bindungsstärke

Ionenverbindung	Kovalente Bindung
Ionenbindungen sind aufgrund der elektrostatischen Anziehung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen stark.	Kovalente Bindungen sind schwach, da die gemeinsamen Elektronen von keinem der Atome stark angezogen werden.
Ionische Verbindungen, wie Kochsalz, können Elektrizität leiten, wenn sie in Wasser gelöst sind, da die Ionen frei beweglich sind.	Kovalente Verbindungen, wie z Methan, haben keine frei beweglichen Ladungen und leiten daher keinen Strom.
Ionische Verbindungen haben eine höhere Bindungsstärke.	Kovalente Verbindungen haben im Vergleich zu ionischen Verbindungen eine geringere Festigkeit.

Es ist klar, dass es einen Unterschied in der Bindungsstärke zwischen ionischen und kovalenten Bindungen gibt. 

Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften

Die physikalischen Eigenschaften von Stoffen können je nach Art der chemischen Bindung unterschiedlich sein. Ionic und kovalent Anleihen weisen deutliche Unterschiede in ihren physikalischen Eigenschaften auf. Schauen wir sie uns an. Um die Unterschiede zu verstehen, vergleichen wir die Eigenschaften zwischen ionischen und kovalenten Bindungen:

Ionenverbindung	Kovalente Bindung
Hohe Schmelz-/Siedepunkte	Niedrige Schmelz-/Siedepunkte
Widerstandsfähigkeit	Weichheit/Flexibilität
Brüchig, bruchanfällig	Nicht so spröde, formbarer
Gute Dirigenten	Schlechte Leiter in fester Form

Darüber hinaus leiten ionische Verbindungen normalerweise Strom, wenn sie gelöst oder geschmolzen sind, da bewegliche Ionen vorhanden sind. Allerdings leiten kovalente Verbindungen selten Elektrizität, da ihre gemeinsamen Elektronen fixiert bleiben.

Was sind die Eigenschaften einer ionischen Verbindung?

• Eine ionische Bindung wird auch als elektrovalente Bindung bezeichnet.        
• Eine starke elektrostatische Anziehungskraft hielt positive und negative Ionen zusammen.
• Ionische Verbindungen sind hart und spröde.
• Sie haben normalerweise einen hohen Schmelzpunkt.
• Ionische Festkörperverbindungen sind schlechte elektrische Leiter, während sie gute elektrische Leiter sind, wenn sie in Lösungsmitteln geschmolzen oder gelöst werden.
• Ionische Verbindungen sind in polaren Lösungsmitteln löslich und in unpolaren Lösungsmitteln unlöslich.
• Es bildet sich eine Ionenbindung zwischen Metall und Nichtmetall.

Elektronegativität der Ionenbindung

Der Elektronegativitätsunterschied muss größer als 1.7 sein, um eine Ionenbindung zu bilden. Je größer der Unterschied in der Elektronegativität ist, desto stärker ist die Ionenbindung. Daher entsteht immer eine Ionenbindung zwischen einem elektronegativen und einem elektropositiven Element.

Wie erkennt man eine Ionenbindung?

Ionenbindungen können auf folgende Weise identifiziert werden:

• Zwischen einem Metall und einem Nichtmetall entsteht eine ionische Bindung.
• Das Metallatom gehört im Allgemeinen entweder zu Gruppe 1 oder Gruppe 2,3 und das Nichtmetallatom stammt aus Gruppe 5 oder Gruppe 6.
• Der Name der ionischen Verbindung leitet sich an erster Stelle aus dem Namen des Metalls und an zweiter Stelle des Nichtmetalls ab.

Ionenbindungsenergie und intermolekulare Kräfte

Die Energie einer Ionenbindung kann mit dem Coulombschen Gesetz berechnet werden, das F= kq ist₁q₂/r². Die Energie einer Ionenbindung variiert zwischen 170 und 1500 KJ/mol. Die in einer Ionenbindung vorhandene intermolekulare Kraft ist die elektrostatische Anziehungskraft und eine der stärksten Kräfte, die in jeder Verbindung vorhanden sind.

Ist die Ionenbindung polar oder unpolar?

Die ionische Bindung wird als polare Bindung angesehen. Die Polarität entsteht durch den Unterschied in der Elektronegativität zwischen Metall- und Nichtmetallatomen. Je größer die Elektronegativitätsdifferenz, desto größer die Polarität der Bindung.

Ionenbindungslöslichkeit

Ionische Verbindungen, die von den ionischen Bindungen gehalten werden, sind in polaren Lösungsmitteln löslich, weil ionische Verbindungen polar sind. Sie werden in Wasser, DMSO, DMF und acetonähnlichen polaren Lösungsmitteln löslich.

Ionische Bindungstypen

Es gibt zwei Arten von Ionenbindungen in der Chemie und sie sind-

• Binäre ionische Verbindungen enthalten ein Metall und ein Nichtmetall. Zum Beispiel NaCl
• Ionische Verbindungen enthalten ein Metall und ein mehratomiges Ion. Beispiel: BaSO4.

Bedeutung ionischer Verbindungen

Rolle in biologischen Systemen

Ionenbindungen sind in biologischen Systemen essentiell. Sie bilden sich zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen und ermöglichen so den Ablauf verschiedener Prozesse.

•  Erleichterung von Nervenimpulsen
• Aufrechterhaltung des pH-Gleichgewichts
• Proteinstruktur/-funktion
•  DNA-Replikation/Transkription
• Regulierung der Enzymaktivität

1. Ionenbindungen übertragen Nervenimpulse durch den Körper. Sie regulieren auch Wasserstoffionen und sorgen so für das richtige pH-Gleichgewicht für zelluläre Aktivitäten.
2. Proteine ​​nutzen ionische Bindungen für ihre Struktur und Funktion. 
3. Sie sorgen dafür, dass sich Proteine ​​richtig falten und ihre besondere Form behalten. 
4. DNA-Replikation und -Transkription beinhalten Wasserstoffbrückenbindungen, eine ionische Wechselwirkung.
5. Enzyme nutzen ionische Wechselwirkungen, um ihre Aktivität zu regulieren. Durch die Bindung von Ionen oder Substraten steuern sie biochemische Reaktionen präzise.

Das Erkennen der Kraft ionischer Bindungen ist für das Verständnis von Lebensprozessen von entscheidender Bedeutung. Schätzen Sie sie und erkunden Sie neue Möglichkeiten, die Bereiche wie Medizin und Biotechnik prägen können. 

Nützlichkeit in industriellen Prozessen

Die Bedeutung von ionische Bindungen in industriellen Prozessen kann nicht genug betont werden. Sie sind der Schlüssel zu verschiedenen Anwendungen und steigern Effizienz und Erfolg. Schauen wir uns einige ihrer Hauptvorteile an:

1. Energiespeicher: Ionenbindungen ermöglichen die Entwicklung leistungsstarker Batterien. Diese speichern und geben Energie durch Ionen ab und revolutionieren Branchen wie Elektronik und Transport.
2. Katalyse: Ionenbindungen erleichtern chemische Reaktionen und senken die Aktivierungsenergiebarrieren. Dies führt zu schnelleren Raten und höheren Erträgen und optimiert die Produktivität.
3. Chemische Trennung: Ionische Bindungen eignen sich perfekt zum Trennen und Reinigen von Verbindungen. Dies ist für Branchen wie die Lebensmittelproduktion und die Pharmaindustrie von entscheidender Bedeutung.

Auch ionische Bindungen sind es stark und stabil. Dadurch eignen sie sich für Infrastruktur, Elektronik und Transport.

Die Nutzung ionischer Bindungen ist für die Industrie von entscheidender Bedeutung. Wenn Sie dies nicht tun, kann dies zu verpassten Chancen, höheren Kosten und einer geringeren Wettbewerbsfähigkeit führen. 

Ionenbindungen brechen

Um eine Ionenbindung aufzubrechen, muss man die überwinden starke elektrostatische Kräfte hält die Ionen zusammen. Hier ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Aufbrechen von Ionenbindungen:

1. Wenden Sie externe Energie an: Zum Aufbrechen der Ionenbindungen ist externe Energie wie Wärme oder Strom erforderlich. Diese Energie liefert die notwendige Aktivierungsenergie, um die elektrostatische Anziehung zwischen den Ionen zu schwächen.
2. Temperatur erhöhen: Durch Erhitzen der ionischen Verbindung erhöht sich die kinetische Energie der Ionen, wodurch diese stärker schwingen. Diese beschleunigte Bewegung schwächt die Anziehungskräfte zwischen den Ionen und bricht schließlich die Bindungen auf.
3. In einem Lösungsmittel auflösen: Einige ionische Verbindungen lösen sich in bestimmten Lösungsmitteln, beispielsweise Wasser. Wenn sich eine ionische Verbindung auflöst, umgeben die Lösungsmittelmoleküle die einzelnen Ionen, trennen sie effektiv voneinander und brechen die ionischen Bindungen auf.
4. Druck ausüben: Auch das Ausüben von Druck auf eine ionische Verbindung kann die Bindungen aufbrechen. Der Druck komprimiert das Ionengitter, verringert den Abstand zwischen den Ionen und destabilisiert die elektrostatischen Kräfte. Letztendlich können die Anleihen bei ausreichendem Druck zerbrechen.
5. Chemische Reaktionen: Bestimmte chemische Reaktionen können auch Ionenbindungen aufbrechen. Wenn beispielsweise ein geeigneter Reaktant eingeführt wird, kann dieser mit einem der Ionen reagieren, eine neue Verbindung bilden und die ursprüngliche Ionenbindung aufbrechen.

Es ist erwähnenswert, dass das Aufbrechen von Ionenbindungen eine erfordert erhebliche Menge an Energie, da sie stark und stabil sind. Ionische Verbindungen haben aufgrund dieser starken Bindungen im Allgemeinen hohe Schmelz- und Siedepunkte. Darüber hinaus sind ionische Verbindungen oft spröde und können bei Belastung zerbrechen.

Energie, die zum Aufbrechen ionischer Bindungen erforderlich ist

Haben Sie sich jemals gefragt, wie viel Energie zum Aufbrechen von Ionenbindungen erforderlich ist? Lass mich dir sagen! Ionenbindungen sind starke Anziehungskräfte zwischen positiven und negativen Ionen. Um sie zu brechen, ist viel Energie erforderlich.

Schauen wir uns einige Beispiele an. Je nach Element ist die benötigte Energie unterschiedlich. 

• Natrium erfordert 1071 kJ / mol, 
• Kalium 418 kJ / mol. 
• Die Calcium- und Magnesiumzahlen betragen 590 und 738 kJ / mol.

Andere Faktoren wie Ionengröße und Ladungsdichte beeinflussen ebenfalls die benötigte Energie. Dies erklärt, warum das Aufbrechen von Ionenbindungen so kompliziert ist.

Die Kenntnis der benötigten Energie ist in vielen wissenschaftlichen Bereichen wie Materialwissenschaften, Chemie usw. wichtig. 

Auflösung ionischer Verbindungen

Ionische Verbindungen lösen sich aufgrund der Anziehungskräfte zwischen ihren positiven und negativen Ladungen und den polaren Lösungsmittelmolekülen. Temperatur und Rühren erhöhen die Auflösung. Zu den Faktoren, die die Auflösung behindern, gehören eine hohe Konzentration gelöster Ionen und Verunreinigungen, die sich an sie binden. Forscher nutzen dieses Wissen, um Lösungen für verschiedene Anwendungen zu optimieren.

Häufigste Fragen

F. Was ist eine Ionenbindung?

A: Wenn die Anziehungskraft ungleiche Ionen miteinander verbindet, spricht man von einer Ionenbindung. Ionenbindungen werden auch als elektrovalente Bindung bezeichnet.

F: Wie entstehen Ionenbindungen?

A: Ionenbindungen entstehen, wenn ein Atom, typischerweise ein Metall, ein oder mehrere Valenzelektronen verliert und ein anderes Atom, typischerweise ein Nichtmetall, diese Elektronen gewinnt, um sein Oktett zu vervollständigen.

F: Was ist der Unterschied zwischen ionischen und kovalenten Bindungen?

A: Ionenbindungen treten zwischen einem Metall und einem Nichtmetall auf, beinhalten die Übertragung von Elektronen und führen zur Bildung von Ionen. Kovalente Bindungen treten zwischen zwei Nichtmetallen auf, beinhalten die gemeinsame Nutzung von Elektronen und führen zur Bildung von Molekülen.

F: Welche Eigenschaften haben ionische Verbindungen?

A: Ionische Verbindungen sind bei Raumtemperatur typischerweise Feststoffe, haben hohe Schmelz- und Siedepunkte und sind spröde. Sie sind auch gute Stromleiter, wenn sie in Wasser gelöst oder geschmolzen sind.

F: Was ist eine elektrovalente Bindung?

A: Eine elektrovalente Bindung ist ein anderer Begriff für eine ionische Bindung. Es wird elektrovalent genannt, weil es sich um die Übertragung von Elektronen zwischen Atomen mit entgegengesetzten Ladungen handelt.

F. Ist CaCl₂ eine ionische Verbindung?

A: Aufgrund entgegengesetzter Ladungen bildeten sich in der CaCl2-Verbindung Ionenbindungen. In CaCl2 hat Calcium zwei Valenzelektronen und jedes Chlor ein Elektron. Ca verliert beide Elektronen, die jedes Cl gewinnt, und vervollständigt sein Oktett. Kalzium erhält +2, während jedes Chlor -1 Ladung erhält.

Warum leiten Ionenbindungen Strom?

Ionische Verbindungen leiten Elektrizität in einem geschmolzenen (flüssigen) Zustand, weil die Ionen in einem flüssigen Zustand frei von einem Ort zum anderen gelangen. Aber im festen Zustand können sie keinen Strom leiten, weil sich die Ionen nicht frei bewegen können.

Warum kann Kohlenstoff keine Ionenbindung eingehen?

Kohlenstoff kann keine ionischen Bindungen bilden, da es vier Elektronen in seiner Valenzschale hat. Um eine Ionenbindung zu bilden, muss es 4 Elektronen aufnehmen oder abgeben. Die Aufnahme oder Abgabe von 4 Elektronen ist ein energieintensiver Prozess. Außerdem ist es weder ein elektronegatives noch ein elektropositives Element des Periodensystems.

Warum ist eine Ionenbindung stärker als eine kovalente Bindung?

Die ionische Bindung ist stärker als eine kovalente Bindung, da die Coulomb-Anziehungskraft zwischen zwei entgegengesetzt geladenen Ionen in einer ionischen Verbindung wirkt. Kovalente Bindungen entstehen durch die gemeinsame Nutzung von Elektronenpaaren zwischen zwei Atomen. Die Anziehungskraft zwischen Kationen und Anionen ist in einer Ionenbindung sehr hoch.

Warum entsteht eine Ionenbindung zwischen Metall und Nichtmetall?

Eine Ionenbindung entsteht zwischen einem Metall und einem Nichtmetall, da die Elektronegativität zwischen ihnen am höchsten sein sollte. Metalle sind im Allgemeinen elektropositive und Nichtmetalle im Allgemeinen elektronegative Elemente im Periodensystem. Der Unterschied in der Elektronegativität deutet vielmehr auf eine stärkere Ionenbindung zwischen zwei Atomen hin

F: Kann eine Ionenbindung zwischen zwei Nichtmetallen entstehen?

A: Nein, Ionenbindungen treten typischerweise zwischen einem Metall und einem Nichtmetall auf. Wenn sich zwei Nichtmetalle verbinden, neigen sie dazu, kovalente Bindungen einzugehen.

F: Was ist ein Beispiel für eine Ionenbindung?

A: Ein Beispiel für eine ionische Bindung ist die Bindung zwischen Natrium und Chlor in Speisesalz (NaCl).

F: Warum wird eine ionische Substanz als ionische Verbindung bezeichnet?

A: Eine ionische Substanz wird ionische Verbindung genannt, weil sie aus zwei oder mehr Ionen besteht, die durch die Ionenbindung zusammengehalten werden.

F: Sind alle Bindungen in einer ionischen Substanz ionisch?

A: Nein, eine ionische Substanz kann auch kovalente Bindungen und metallische Bindungen enthalten.

F: Warum sind ionisch gebundene Moleküle im Vergleich zu anderen Bindungen sehr reaktiv?

A: Ionengebundene Moleküle sind sehr reaktiv, da die elektrostatischen Kräfte, die die Ionen zusammenhalten, relativ schwach sind und leicht durch andere Ionen oder Moleküle zerstört werden können.

Fazit

Die ionischen Bindungen werden zwischen zwei Elementen (vorzugsweise einem Metall und einem Nichtmetall) gebildet, die einen beträchtlichen Unterschied in der Elektronegativität aufweisen. Die Stärke der Ionenbindung hängt auch von der Elektronegativitätsdifferenz zwischen ihnen ab. Ionische Verbindungen haben einzigartige Eigenschaften. Hohe Schmelz- und Siedepunkte, da elektrostatische Kräfte viel Energie zum Aufbrechen benötigen. Außerdem kombinieren sich Metalle und Nichtmetalle, sodass sie beide Charakterarten aufweisen. Ionen können in chemischen Verbindungen Stabilität schaffen. Durch die Übertragung oder Aufnahme von Elektronen können Atome ihre äußere Elektronenhülle füllen und stabil werden. Entgegengesetzt geladene Ionen kommen zusammen und verbinden sich.