chemie ionenverbindugnen

Was besagt das Coulomb-Gesetz?

Es beschreibt die Kraft zwischen zwei geladenen Teilchen. Sie ist direkt proportional zu den Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen.

Warum ist das Coulomb-Gesetz wichtig für die Chemie?

Es erklärt, warum Elektronen vom Atomkern angezogen werden: Die negative Ladung der Elektronen wird vom positiv geladenen Kern angezogen.

Was ist der Atomrumpf?

Der Atomrumpf besteht aus dem Atomkern und allen Elektronen außer den Valenzelektronen.

Wie beeinflusst die Kernladung die Anziehung der Elektronen?

Je größer die Kernladung (mehr Protonen), desto stärker ist die Anziehung auf die Valenzelektronen.

Was stellt die Elektronen-Punkt-Strich-Symbolik dar?

Sie zeigt die Valenzelektronen eines Elements als Punkte oder Striche um das Elementsymbol herum.

Wie viele Valenzelektronen haben Hauptgruppenelemente?

Die Anzahl der Valenzelektronen entspricht der Hauptgruppennummer (z. B. 5. Hauptgruppe = 5 Valenzelektronen).

Wie schreibt man das Punkt-Strich-Symbol für Sauerstoff (6. Hauptgruppe)?

O:.. (also 6 Elektronen rund um das Symbol verteilt, max. 2 pro Seite)

Was ist eine Molekülverbindung?

Eine Verbindung aus Nichtmetallen, die über gemeinsame Elektronenpaare (kovalente Bindung) verbunden sind.

Was ist eine Ionenverbindung?

Eine Verbindung zwischen Metall- und Nichtmetallatomen, bei der Elektronen vollständig vom Metall auf das Nichtmetall übertragen werden.

Wie unterscheiden sich Molekül- und Ionenverbindungen?

Molekülverbindungen bestehen aus Atomen mit geteilten Elektronen; Ionenverbindungen aus positiv und negativ geladenen Ionen, die sich elektrostatisch anziehen.

Nenne ein Beispiel für eine Molekülverbindung.

H₂O (Wasser) - zwei Wasserstoff- und ein Sauerstoffatom teilen sich Elektronen.

Nenne ein Beispiel für eine Ionenverbindung.

NaCl (Kochsalz) - Natrium gibt ein Elektron an Chlor ab.

Was ist Elektronegativität?

Die Elektronegativität ist ein Maß dafür, wie stark ein Atom in einer Bindung Elektronen an sich zieht.

Nenne ein Beispiel zur Erklärung von Elektronegativität.

In HCl zieht Chlor die Elektronen stärker an als Wasserstoff, weil Chlor eine höhere Elektronegativität hat.

Wie verändert sich die Elektronegativität im Periodensystem?

Sie nimmt von links nach rechts zu und von oben nach unten ab.

Warum nimmt die Elektronegativität von links nach rechts zu?

Weil die Kernladung steigt, die Elektronen aber im gleichen Energieniveau bleiben - der Atomradius wird kleiner und die Anziehung stärker.

Warum nimmt die Elektronegativität von oben nach unten ab?

Weil die Elektronen weiter vom Kern entfernt sind (größerer Atomradius), also schwächer angezogen werden.

Was ist die Grundgleichung der Stöchiometrie?

n=m/M, n: Stoffmenge (mol), m: Masse (g), M: molare Masse (g/mol)

Was bedeutet "Stoffmenge"?

Die Anzahl an Teilchen, angegeben in Mol. 1 mol = 6,022×10^23 Teilchen (Avogadro-Zahl)

Wie löst man stöchiometrische Aufgaben mit der Formel?

1. Molare Masse berechnen (M)

2. Masse (m) einsetzen

3. Formel anwenden: n=m/M

Beispiel: Wie viel Mol sind 18 g Wasser (H₂O)?

M(H₂O) = 2×1 + 16 = 18 g/mol

n = 18/18 = 1 mol

Was versteht man unter dem Gesetz der Erhaltung der Masse in der Stöchiometrie?

Die Gesamtmasse der Ausgangsstoffe ist gleich der Gesamtmasse der Produkte.

Was ist die Tabellen-Methode in der Stöchiometrie?

Eine strukturierte Methode zur Lösung chemischer Reaktionsaufgaben, bei der Edukte und Produkte samt ihrer Stoffmengen übersichtlich in einer Tabelle angeordnet werden.

Welche Schritte umfasst die Tabellen-Methode?

Reaktionsgleichung aufstellen und ausgleichen

Tabelle mit n (Stoffmenge) in mol für alle Stoffe

Gegebene Werte eintragen

Über Verhältnis rechnen (z. B. mit Dreisatz)

Gesuchte Werte berechnen

Warum ist die Tabellen-Methode hilfreich?

Sie verhindert Denkfehler, sorgt für Übersicht und erleichtert das Rechnen mit Stoffmengen.

Was bedeutet die Stoffmengenkonzentration?

Sie gibt an, wie viel Mol eines Stoffes in einem Liter Lösung enthalten sind. Einheit: mol/L (auch mol·dm⁻³)

Wie lautet die Formel zur Berechnung der Stoffmengenkonzentration?

c = n/V

c: Konzentration (mol/L), n: Stoffmenge (mol), V: Volumen der Lösung (L)

Beispiel: Eine Lösung enthält 0,5 mol NaCl in 1 Liter Wasser. Wie groß ist die Konzentration?

c = 0,5mol/ 1L = 0.5mol/L

Wie rechne ich mit Volumen in Millilitern (mL)?

Immer zuerst in Liter umrechnen: 1000 mL = 1 L, also z. B. 250 mL = 0,25 L

Wie stelle ich die Formel um, wenn ich z. B. die Stoffmenge berechnen will?

Für n: n = c x V

Für V: V = n/c

Was hat die Elektronegativität mit Ionenbindungen zu tun?

Ist der Unterschied der EN-Werte zweier Elemente sehr groß (≥ 1,7), entsteht meist eine Ionenbindung, da das Elektron vollständig übertragen wird.

Wie entsteht eine Ionenbindung?

Ein Metall gibt Elektronen ab (wird zum Kation), ein Nichtmetall nimmt sie auf (wird zum Anion). Die entgegengesetzten Ladungen ziehen sich an.

Was ist ein Kation?

Ein positiv geladenes Ion - entsteht, wenn ein Atom Elektronen abgibt.

Was ist ein Anion?

Ein negativ geladenes Ion - entsteht, wenn ein Atom Elektronen aufnimmt.

Warum ziehen sich Kationen und Anionen an?

Wegen der elektrostatischen Anziehung - gegensätzliche Ladungen ziehen sich an.

Wie sind Ionen in einem Salzkristall angeordnet?

In einem regelmäßigen, gitterartigen Kristallgitter, bei dem sich positive und negative Ionen abwechseln.

Was ist charakteristisch für das Ionengitter eines Salzes?

Es ist stabil, hart und sorgt für einen hohen Schmelzpunkt und elektrische Leitfähigkeit (im geschmolzenen oder gelösten Zustand).

Wie entsteht Kochsalz (NaCl)?

Natrium (Na) gibt ein Elektron an Chlor (Cl) ab → Na⁺ + Cl⁻ → NaCl

Welche Bindung liegt in NaCl vor?

Eine Ionenbindung zwischen Na⁺ und Cl⁻

Welche Begriffe lassen sich am Beispiel NaCl erklären?

Kation (Na⁺)

Anion (Cl⁻)

Ionenbindung

Ionengitter / Kristallstruktur

EN-Unterschied

Was passiert bei der Reaktion von Natrium mit Wasser?

Natrium reagiert heftig mit Wasser und bildet Natriumhydroxid (NaOH) und Wasserstoffgas (H₂).

Warum entsteht bei der Natrium-Wasser-Reaktion das OH⁻-Ion?

Wasser reagiert mit dem Natrium-Ion, wobei ein Hydroxid-Ion (OH⁻) entsteht - Wasser spaltet sich in H⁺ und OH⁻.

Was ist ein mehratomiges Ion?

Ein Ion, das aus mehreren Atomen besteht und gemeinsam eine elektrische Ladung trägt.

Nenne Beispiele für mehratomige Ionen.

Hydroxid: OH⁻

Sulfat: SO₄²⁻

Nitrat: NO₃⁻

Carbonat: CO₃²⁻

Ammonium: NH₄⁺

Wie lautet die Summenformel von Ammoniumnitrat?

NH₄NO₃

Was passiert bei der Chlor-Alkali-Elektrolyse?

Natriumchlorid-Lösung (NaCl) wird elektrolysiert → es entstehen Cl₂ (Gas), H₂ (Gas) und NaOH (Lösung mit OH⁻)

Wie vertieft der Versuch das Verständnis von Ionenverbindungen?

Er zeigt praktisch, wie Ionen getrennt, neu gebildet und umgesetzt werden - z. B. Bildung von Na⁺, Cl⁻ und OH⁻.

Was ist eine Verhältnisformel?

Eine Formel, die das kleinste ganzzahlige Verhältnis von Kationen zu Anionen in einem Salz angibt.

Wie bestimmt man die Verhältnisformel eines Salzes?

Ionenladungen ausgleichen → z. B. Ca²⁺ und Cl⁻ → CaCl₂ (weil 2×Cl⁻ nötig sind)

Wie hilft das PSE bei der Erstellung von Verhältnisformeln?

Man erkennt daraus die typische Ionenladung von Elementen (z. B. 1. Hauptgruppe = +1, 7. Hauptgruppe = -1)

Was ist die Gitterenthalpie?

Die Energie, die beim Aufbau eines Ionengitters frei wird bzw. benötigt wird, um es zu trennen - meist stark exotherm.

Was ist die Hydratationsenthalpie?

Die Energie, die beim Umgeben von Ionen durch Wassermoleküle frei wird (Hydratation).

Was beeinflusst Gitter- und Hydratationsenthalpie?

Ionenladung (je höher → stärkere Anziehung)

Ionenradius (je kleiner → stärkere Anziehung)

Warum sind nicht alle Ionenverbindungen wasserlöslich?

Wenn die Gitterenthalpie größer ist als die Hydratationsenthalpie, löst sich das Salz schlecht - siehe Coulomb-Gesetz.

Was ist die Lösungsenthalpie?

Die Gesamtenergie beim Lösen eines Salzes in Wasser - kann endotherm oder exotherm sein, je nach Bilanz.

Bedeutung EN werte für Bildung von Ionenbindungem

- der nichtmetall ist stark negativ und zieht die VE von Metallen an- EN - Differenz ist bei Ionenverbindungen mehr als 1.7

Worauf beruhen Ionenverbindungen?

- Elektrostatische Anziehungs- und Abstosskräfte zwischen Kationen und Anionen

Welche Ladung hat ein Kation?

Positiv

Welche Ladung hat ein Anion?

Negativ

Was ist die Koordinationszahl?

Anzahl benachbarter Ionen

Was ist ein Ionengitter?

Modell für Ionenkristall

Was ist ein Ionenkristall?

- Ionen ordnen sich so an, dass es so viel wie möglich Anziehung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen und möglichst wenig Abstossung zwischen gleich geladenen Ionen gibt- Das bildet einen Ionengitter, wo Ionen regelmässig angeordnet werden

Enstehung Hydroxid-Anion

- Na gibt sein VE ab, somit wird es nach Reaktion zu Wasser zum Kation- Das H-Atom vom Wasser nimmt das VE vom Na auf und spaltet es vom Rest ab- Es entstehen ein Hydroxid-Anion und ein H-Atom

Salze leiten den elektrischen Strom

- Bei Raumtemperatur sind Ionen an einen Ionengitter gebunden und sind nicht beweglich- Im Schmelzen verlassen sie ihre festen Gitterplätze und werden frei beweglich- Salze müssen bewegliche Ione haben, dass der Strom geleitet werden kann

Elektrolyse einer Salzlösung

- Alle Anionen gehen zur Anode / positiv geladenen Elektrode- Anion verliert die überschüssigen VE damit es wieder zum neutralen Element wird- Das Elektron wird nach oben geleitet- Kationen werden angezogen von Kathode- Kation erhält fehlende VE und wird neutral- Somit wird er nicht mehr von Kathode angezogen und kann sich weglösen

Elektrolyse einer Salzlösung was entsteht

- Es entstehen Chlorgas, Wasserstoffgas und Natriumhydroxid

Salze sind spröde

- Wenn Kraft auf den Ionenkristall wirkt, verschieben sich die Ionen- Ionen gleicher energischer ladung kommen sich sehr nahe- Es kommt zur Abstossung und Spaltung des Ionenkristalls

Gitterenthalpie

- Stärke der Bindung zwischen den Ionen im Ionengitter- Wird bei der Bildung von Ionenverbindungen aus den Elementen frei- Je höher Gitterenergie, desto höher der Schmelzpunkt

Wovon hängt die Gitterenthalpie ab?

- Abstand der Ionen- Ihre Ladung

Was hängt von der Gitterenthalpie ab?

- Schmelztemperaturen- Siedetemperaturen- Härte- Löslichkeit

Hydratationsenthalpie

- Energie, die bei Hydratation freigesetzt wird- Wird freigesetzt um die Anziehungskräfte zwischen den Ionen zu überwinden

Hydratation

- Ionen werden von einer Hülle von Wassermoleküle umgeben- Wird durch Wechselwirkungskräfte zwisfchen den Ionen und den Dipolmolekülen verursacht

Wovon hängt die Hydratationsenthalpie ab?

- Ionenladung- Ionenradius

Exotherme Reaktion

- energie wird in Form von Wärme freigesetzt- Die Lösung erwärmt sich durch den Energieüberschuss- Hydratationsenergie ist grösser als die Gitterenergie

Endotherme Reaktion

- Lösungs energie für die Reaktion wird dem Wasser entzogen- Das Wasser kühlt sich ab- Gitterenergie ist grösser als die Hydratationsenergie

Schwer lösliche Salze - leicht lösliche Salze

- Schwer löslich: Gitterenthalpie ist deutlich grösser als die molare Hydratationsenthalpie- Es gibt keine einfache Regel- Es gibt viele Ionenverbindungen, welche keine deutlichen Unterschiede zeigen und trotzdem schwer löslich sind

Beispiel widersprüchliche regel salzlöslichkeit

- Ionenverbindungen aus Oxdien, Phosphat-Anionen und Carbonat-Anionen sind schwer löslich

Widerspruch: Alkalimetal - Salze sind leicht löslich z.b Natriumoxid, Kaliumphosphat

Welche Elementgruppen findet man in Ionenverbindungen bzw. in einem Salz?

In Ionenverbindungen findet man typischerweise Metalle (Kationenbildner) und Nichtmetalle (Anionenbildner).

Woraus unterscheidet sich ein Ion vom neutralen Atomzustand?

Ein Ion hat eine andere Anzahl an Elektronen als das neutrale Atom - es ist entweder positiv (Kation) oder negativ (Anion) geladen.

Welche Ladung besitzt ein Kation und ein Anion und warum?

Ein Kation ist positiv geladen (Elektronenabgabe), ein Anion negativ geladen (Elektronenaufnahme).

Weshalb werden die meisten Nichtmetalle zu Anionen und Metallelemente zu Kationen?

Metalle geben leicht Elektronen ab → Kationen; Nichtmetalle nehmen leicht Elektronen auf → Anionen (wegen ihrer Elektronegativität).

Was sind mehratomige Ionen? Nennen Sie ein paar Beispiele.

Ionen, die aus mehreren Atomen bestehen. Beispiele: SO₄²⁻ (Sulfat), NO₃⁻ (Nitrat), NH₄⁺ (Ammonium).

Wie kommen Ionenbindungen in einem Salz zustande?

Durch die elektrostatische Anziehung zwischen positiv geladenen Kationen und negativ geladenen Anionen.

Welche chemische Eigenschaft besitzen Flüssigkeiten mit beweglichen Ionen?

Sie leiten elektrischen Strom (elektrolytische Leitfähigkeit).

Erklären Sie kurz die Bedeutung der molaren Gitterenthalpie ΔGHm eines Salzes und der molaren Hydrationsenthalpie ΔHHm eines Ions.

ΔGHm: Energie, um ein Salzgitter zu bauen oder zu trennen.

ΔHHm: Energie, wenn Ionen von Wasser umgeben werden.

Bei welcher Reaktion sind die Gitterenthalpie ΔGHm und die Hydrationsenthalpie ΔHHm wichtig?

ΔGHm braucht Energie zum Gitter trennen

ΔHHm gibt Energie beim Umgeben mit Wasser.

Welche Kriterien bei den Ionen führen in der Regel zu grossen Werten der molaren Gitterenthalpie ΔHHM und der molaren Hydrationsenthalpie ΔGHm?

Kleine Ionen und hohe Ionenladungen führen zu grossen Werten beider Enthalpien.