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Salze und Ionengitter 07:00 min

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Transkript Salze und Ionengitter

Guten Tag und herzlich willkommen! In diesem Video geht es um Salze und Ionengitter. Als Vorkenntnisse solltet ihr solides Wissen über das Atom, den Atombau, die Valenzelektronen, die Oktettregel und die Edelgaskonfiguration mitbringen. Mein Ziel ist es, euch eine erste Bekanntschaft mit Salzen und dem Ionengitter zu vermitteln. Der Film besteht aus 5 Abschnitten: 1. Kochsalz aus den Elementen 2. Das Ionengitter 3. Verschiedene Ionengitter 4. Eigenschaften von Salzen 5. Zusammenfassung   1. Kochsalz aus den Elementen Betrachten wir einmal 3 Stoffe. Zum einen Natrium, daneben Chlor und als drittes Kochsalz. Bei Natrium handelt es sich um ein Metall, Chlor ist ein Nichtmetall und Kochsalz ein Salz. Natrium ist fest, Chlor ein Gas und Kochsalz ist auch eine feste Verbindung. Das Erstaunliche jedoch ist, dass Natrium mit Chlor reagiert und dabei ein Stoff entsteht, nämlich Kochsalz, der sich in den Eigenschaften völlig vom Natrium und vom Chlor unterscheidet. Aus einem gefährlichen Metall und einem giftigen Gas entsteht eine lebensnotwendige chemische Verbindung. Wir schreiben als chemische Formelgleichung: 2Na+Cl2->2NaCl Die Summenformel NaCl spiegelt die Struktur des Kochsalzes nicht wider. Korrekter ist es, zu schreiben: Na+Cl- . Wir merken uns: Verbindungen, die im festen Zustand aus Ionen aufgebaut sind, bezeichnet man als Salze.   2. Das Ionengitter Wenn von der Struktur eines Salzes, zum Beispiel des Kochsalzes, die Rede ist, so kann man sich auf verschiedenen Darstellungsebenen bewegen. Ihr habt bereits von mir gehört, dass die Summenformel NaCl die Struktur des Kochsalzes nur schlecht widerspiegelt. Wenn wir die Ionen entsprechend markieren, Na+ und Cl-, so kommen wir der Wahrheit schon etwas näher. Am besten wäre es, die Struktur des Natriumchlorides so zu präsentieren. Eine solche ausführliche Anordnung der Ionen eines Salzes im Raum bezeichnet man als Ionengitter. Ein Ionengitter ist ein Verband verschiedenartig geladener Ionen, die in allen Richtungen ihre Anziehungskräfte wirken lassen. Unter Ionenbindung versteht man die Coulombschen Anziehungskräfte, die entgegengesetzt geladene Ionen zusammenhalten. Damit haben wir eine zweite Art der chemischen Bindung neben der Metallbindung kennengelernt. Die kovalente Bindung werden wir noch kennenlernen.   3. Verschiedene Ionengitter Salze können in verschiedenen Gitterstrukturen vorliegen. 3 klassische Strukturen sind die Strukturen der Salze: Cäsiumchlorid, Natriumchlorid und Zinkblende. Cäsiumchlorid hat die Formel CsCl, Natriumchlorid: NaCl und Zinkblende: ZnS. Die Anzahl der Anionen, die jeweils um ein Kation angeordnet ist, ist in allen 3 Salzen verschieden. Für Cäsiumchlorid beträgt diese Zahl 8, für Natriumchlorid 6 und für Zinkblende 4. Diese Werte korrespondieren mit den Radienverhältnissen von Kation zu Anion in ein und demselben Salz. Dieses Verhältnis nimmt vom Cäsiumchlorid über das Natriumchlorid zur Zinkblende ab.   4. Eigenschaften von Salzen Salze kommen in sehr großer Vielfalt und in sehr verschiedenen Farben vor, und trotzdem haben sie Eigenschaften, die allen ihren Vertretern gemein sind. Salze bilden stets ein Ionengitter aus. Um das Gitter zu zerstören, das heißt, die einzelnen Kationen und Anionen voneinander zu trennen, bedarf es der sogenannten Gitterenergie. Sie beträgt für Natriumchlorid 788 kJ/mol. Die Elektronegativitätsdifferenz der Reaktionspartner ist hoch, als Grenzwert wird 1,7 festgelegt. Salze zeichnen sich durch eine gute Kristallisationsfähigkeit aus. Sie besitzen in der Regel einen hohen Schmelzpunkt. Bei Natriumchlorid beträgt dieser 801°C. Salzschmelzen leiten elektrischen Strom. Hier fungieren die Ionen als Ladungsträger. Ein beachtlicher Anteil der Salze, ich würde sogar sagen recht viele, sind wasserlöslich.   5. Zusammenfassung 2Na+Cl2->2NaCl. Das gefährliche Metall Natrium reagiert mit dem giftigen Nichtmetall Chlor zum lebensnotwendigen Natriumchlorid. Die Struktur dieses Salzes lässt sich besser durch die Ionenschreibweise Na+Cl- darstellen. Tatsächlich bilden Salze ein Ionengitter, das aus einer riesengroßen Zahl von Kationen und Anionen aufgebaut ist. Gegenseitig geladene Teilchen, wie Kationen und Anionen, ziehen sich bekanntlich an. Diese Anziehung bezeichnet man als Ionenbindung. Salze bilden verschiedene Gittertypen aus. 3 wichtige Klassiker sind die Gitter des Cäsiumchlorids, des Natriumchlorids und der Zinkblende. Die Koordinationszahlen, das heißt, die Zahlen der Anionen, die sich um ein Kation regelmäßig anordnen, betragen entsprechend 8, 6 und 4. Diese Werte lassen sich durch das fallende Verhältnis von Kationen- zu Anionenradius erklären. Die Gitterenergie ist jene Energie, die man benötigt, um ein Salzgitter in die entsprechenden Ionen zu überführen. Für Natriumchlorid beträgt sie 788 kJ/mol. So unterschiedlich Salze auch in ihren Erscheinungsformen auftreten, sie haben noch eine Anzahl gemeinsamer Eigenschaften: Salze sind gut kristallierende Verbindungen. Sie besitzen in der Regel einen hohen Schmelzpunkt. Schmelzen leiten den elektrischen Strom. Ladungsträger sind die Ionen. Viele Salze sind wasserlöslich. Ich danke für die Aufmerksamkeit, alles Gute! Auf Wiedersehen!

5 Kommentare
  1. Danke sehr guter Chemie Lehrer

    Von Deleted User 309121, vor mehr als 3 Jahren
  2. Korrektur:
    Beim Lesen ist mir aufgefallen, dass ich für Sublimat die falsche Formel angegeben habe. Sie lautet HgCl2. Die in der letzten Mitteilung genannte Formel entspricht der Zusammensetzung von Kalomel.
    Alles Gute
    André

    Von André Otto, vor mehr als 3 Jahren
  3. Guten Abend,

    es gibt sehr viele gefährliche Salze. Einige Beispiele:
    1. Kaliumcyanid, KCN ("Cyankali") oder Natriumcyanid, NaCN. Die Ionen CN- sind selbst in geringer Menge tödlich.
    2. Sublimat, Hg2Cl2. Das Salz ist gut wasserlöslich, liefert Ionen Hg2 2+ und ist daher sehr giftig.
    3. Kaliumdichromat, K2Cr2O7. Die Wirkung erfolgt langsamer, ist aber sehr fatal: Krebs. So wie bei allen Chrom (VI) - Verbindungen.
    4. Cadmiumsalze sind sehr giftig.
    5. Natriumfluorid, NaF, beugt in geringen Mengen der Karies vor. In größeren Dosen ist die Verbindung giftig.
    Das sind nur einige von sehr vielen Beispielen.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 3 Jahren
  4. Pls write back

    Von Deleted User 309121, vor mehr als 3 Jahren
  5. Welches der salze ist das gefährlichste auf der welt ?

    Von Deleted User 309121, vor mehr als 3 Jahren

Salze und Ionengitter Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Salze und Ionengitter kannst du es wiederholen und üben.

  • Erkläre, wie die Koordinationszahl zustandekommt.

    Tipps

    In einem Gitter wird das Verhältnis von Kationen und Anionen bestimmt.

    Lösung

    Die Koordinationszahl gibt genau an, wie viele Anionen mit einem Kation verbunden sind. Das ist vor allem abhängig davon, wie groß das Verhältnis zwischen dem Ionenradius der Reaktionspartner ist. Bei einem sehr großem Kation, wie dem $Cs^+$, und einem sehr kleinem Anion, wie dem $Cl^-$, ist die Koordinationszahl groß.

  • Beschreibe die Herstellung von Kochsalz.

    Tipps

    Beschreibe zuerst die Eigenschaften aller beteiligten Stoffe.

    Lösung

    Kochsalz wird auch Natriumchlorid genannt. Dieser Name verrät dir die beiden beteiligten Elemente Natrium und Chlor.

    $ 2~Na + Cl_2 \rightarrow 2~NaCl$

    Durch die Reaktion von Metall und Nichtmetall entsteht das Salz. Salze bestehen aus Ionengittern, wobei sich die positiven Ladungen der Kationen und die negativen Ladungen der Anionen anziehen.

  • Unterscheide die einzelnen Ionengitter anhand ihrer Eigenschaften.

    Tipps

    Beachte die Ionenradien im Periodensystem.

    Ionenradien in pm:

    $Na^+: 98$

    $Mg^{2+}: 78$

    $Cs^+: 165$

    $ Zn^{2+}: 83$

    $Ag^+: 113$

    $Cl^-: 181$

    $O^{2-}: 132$

    $S{2-}: 195$

    $Br^-: 196$

    $I^-: 220$

    Lösung

    Ionenradien von Anionen sind immer größer als Ionenradien von Kationen, wenn man das gleiche Element vergleicht. Innerhalb einer Hauptgruppe nimmt der Ionenradius mit der Periode zu.

    Aus dem Verhältnis der Größe von Kationen und Anionen, lässt sich eine Vermutung zum Ionengitter aufstellen. Sehr große Anionen benötigen viel Platz, und wenn das Kation dazu sehr klein ist, ist die Zahl der Anionen, die sich um das Kation anordnen, sehr klein. Das ist bei Zinkblende der Fall. Es können sich nur 4 Sulfidionen um das Zink-Kation anordnen.

    Sind die Anionen kleiner und das Kation größer, können sich auch mehr Anionen um das Kation anordnen, so wie im Cäsiumchlorid. Da befinden sich 8 Anionen rund um das Kation.

  • Benenne die Eigenschaften von Salzen und Ionengittern.

    Tipps

    Überlege dir, wie Salze aufgebaut sind und welche Eigenschaften daraus resultieren können.

    Lösung

    Die Ionen von Salzen sind gitterförmig angeordnet und es bedarf der Gitterenergie, um die Gitter aufzubrechen. Salze haben einen hohen Schmelzpunkt und die Schmelze leitet den elektrischen Strom.

    Alle Eigenschaften der Salze lassen sich mit der Gitterstruktur gut erklären. Da diese Ionengitter sehr stabil sind, braucht es viel Energie, um diese Gitter aufzubrechen. Immer wenn das Ionengitter in einzelne freie Ionen aufgelöst wird (durch Schmelzen oder Lösen in Wasser), leitet es Strom.

    Von einer Ionenbindung spricht man ab einer Elektronegativitätsdifferenz zwischen den einzelnen Reaktionspartnern > 1,7.

  • Formuliere die Reaktionsgleichung für die Entstehung von Salzen.

    Tipps

    Die gegebenen Salze bestehen jeweils aus Metall und Nichtmetall.

    Achte auf die richtigen stöchiometrischen Zahlen. Was auf der Seite der Ausgangsstoffe eingesetzt wird, muss auf der Produktseite auch wieder erscheinen.

    Lösung

    Salze bestehen aus einem Nichtmetallion mit einem Metallion. Eine Reaktion kann zum Beispiel stattfinden, wenn ein Metall mit der Luft während einer Verbrennung reagiert.

    Achte darauf, dass die Reaktionen immer ausgeglichen sind. Auf beiden Seiten des Reaktionspfeiles müssen gleich viele Teilchen von einem Stoff vorliegen. Nehmen wir zum Beispiel die Entstehung von $Al_2O_3$:

    Reaktionsgleichung aufschreiben:

    $Al$ + $O_2$ $ \longrightarrow$ $Al_2O_3$

    Die Anzahl der Teilchen auf Eduktseite und Produktseite vergleichen und ausgleichen:

    $4~Al +3~O_2 \longrightarrow 2~Al_2O_3$

  • Ermittle die Bindungsarten in den genannten Verbindungen.

    Tipps

    Elektronegativitäten:

    O=3,5 H=2,1 S= 2,5 Cl=3,0 Br=2,8 Zn=1,6 Cu=1,9 Na=0,9 Ca=1,0 K=0,8 Mg=1,2 Sn=1,8

    Zwei Metalle bilden immer eine Metallbildung.
    Ein Metall und ein Nichtmetall verbindet meist eine Ionenbindung.
    Zwei Nichtmetalle bilden meist kovalente Bindungen.

    Lösung

    Zunächst schaust du dir die Reaktionspartner an: Bei Metall + Metall liegt eine Metallbindung vor. Das ist der Fall bei CuSn und CuZn.

    Zusätzlich bestimmst du dann die Differenz der Elektronegativitäten der beteiligten Metalle. Ionenbindung: ΔEN: > 1,7 Kovalente Bindung: ΔEN: < 1,7

    Schauen wir uns das einmal für das Beispiel CaO an:

    1. Elektronegativität der einzelnen Elemente aus dem Periodensystem ablesen: Ca= 1,0; O = 3,5
    2. Differenz bilden: EN(O)-EN(Ca)= 3,5-1,0 = 2,5
    3. Ergebnis bewerten: 2,5 > 1,7
    In diesem Fall liegt also eine Ionenbindung vor.