Ionenbindung und Salze

Ionic Bonding and Salts

Chemie Klasse 9 25 Aufgaben

BindungenIonenbindung

Ein Metallatom gibt Elektronen ab, ein Nichtmetallatom nimmt sie auf — so entstehen entgegengesetzt geladene Ionen (z. B. Na⁺ und Cl⁻), die sich elektrostatisch anziehen und zum Ionengitter ordnen. Die physikalische Ursache der Bindung ist diese Anziehung entgegengesetzter Ladungen, nicht das anthropomorphe „Streben nach der vollen Außenschale" (Taber). Aus dem Gitterbau folgen die typischen Salzeigenschaften: Sprödigkeit, hoher Schmelzpunkt, elektrische Leitfähigkeit erst in Schmelze oder Lösung. Diese Eigenschaften werden im Struktur-Eigenschafts-Konzept verallgemeinert.

Voraussetzungen (2)

Atombau und Periodensystem – Vertiefung

Klasse 9

›

Chemische Reaktion – Grundlagen

Klasse 8

›

Ermöglicht (3)

Struktur-Eigenschafts-Konzept

Klasse 9

›

Leicht

Multiple Choice #1 15s ▶ Testen

Was passiert bei der Bildung einer Ionenbindung?

● Ein Metallatom gibt Elektronen an ein Nichtmetallatom ab.
○ Zwei Nichtmetallatome teilen sich Elektronen.
○ Zwei Metallatome verschmelzen.
○ Elektronen werden vernichtet.

Bei der Ionenbindung überträgt ein Metallatom (niedrige Elektronegativität) seine Valenzelektronen auf ein Nichtmetallatom (hohe Elektronegativität). Dabei entstehen positiv geladene Kationen und negativ geladene Anionen.

Lückentext #2 10s ▶ Testen

Positiv geladene Ionen heißen ___, negativ geladene Ionen heißen Anionen.

✓ Antwort: Kationen

Kationen sind positiv geladene Ionen (Metallatome, die Elektronen abgegeben haben). Anionen sind negativ geladene Ionen (Nichtmetallatome, die Elektronen aufgenommen haben). Merkhilfe: Kation = Kat(ze) = positiv.

Multiple Choice #3 12s ▶ Testen

Welche Ladung hat ein Natriumion?

● Na⁺
○ Na⁻
○ Na²⁺
○ Na²⁻

Natrium steht in der I. Hauptgruppe und hat 1 Valenzelektron. Durch Abgabe dieses einen Elektrons erreicht es die Edelgaskonfiguration von Neon und wird zum einfach positiv geladenen Na⁺-Ion.

Lückentext #4 12s ▶ Testen

Die regelmäßige räumliche Anordnung von Kationen und Anionen in einem Salz nennt man ___.

✓ Antwort: Ionengitter

Im Ionengitter (auch Kristallgitter) sind die positiven und negativen Ionen regelmäßig dreidimensional angeordnet. Die elektrostatische Anziehung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen hält das Gitter zusammen.

Zahleneingabe #5 12s ▶ Testen

Welche Ladung hat ein Magnesiumion? Gib nur die Zahl der positiven Ladungen an.

✓ Antwort: 2

Magnesium steht in der II. Hauptgruppe und hat 2 Valenzelektronen. Durch Abgabe beider Elektronen erreicht es die Edelgaskonfiguration von Neon: Mg → Mg²⁺ + 2e⁻.

Multiple Choice #6 20s ▶ Testen

Ein einzelnes Natriumatom gibt sein Valenzelektron ab und wird zu Na⁺ mit Neon-Schale. Was gilt für diesen Schritt allein?

○ Er setzt Energie frei.
● Er kostet Energie.
○ Er verläuft ohne Energieumsatz.

Das Abgeben eines Elektrons kostet immer Energie — auch wenn danach eine Edelgasschale vorliegt. Atome „wollen“ keine volle Schale. Dass Kochsalz trotzdem von selbst entsteht, liegt an der Gitterenergie: Wenn sich Na⁺ und Cl⁻ im Ionengitter anziehen, wird viel mehr Energie frei, als die Ionenbildung gekostet hat. Die Edelgasregel (Oktettregel) ist eine Zählhilfe, mit der man die Ionenladung vorhersagt, nicht der Grund für die Bindung.

Wahr / Falsch #7 12s ▶ Testen

Die Verhältnisformel eines Salzes gibt das Zahlenverhältnis der Ionen im Ionengitter an.

✓ Wahr

Richtig! Da Salze kein Molekül bilden, spricht man von einer Verhältnisformel. NaCl bedeutet: Na⁺ und Cl⁻ liegen im Verhältnis 1:1 vor. CaCl₂ bedeutet: Ca²⁺ und Cl⁻ im Verhältnis 1:2.

Zahleneingabe #8 15s ▶ Testen

Wie viele Elektronen muss ein Calciumatom (Ordnungszahl 20) abgeben, um die Edelgaskonfiguration von Argon zu erreichen?

✓ Antwort: 2

Calcium hat die Elektronenkonfiguration 2-8-8-2. Durch Abgabe von 2 Valenzelektronen erreicht es die Konfiguration 2-8-8, was der Edelgaskonfiguration von Argon entspricht.

Karteikarte #9 20s ▶ Testen

Welches Ion bildet ein Chloratom?

✓ Antwort: Cl⁻

Chlor (VII. Hauptgruppe) nimmt ein Elektron auf und erreicht die Edelgasschale von Argon: Chlorid-Ion, Cl⁻.

Karteikarte #10 20s ▶ Testen

Welches Ion bildet ein Kaliumatom?

✓ Antwort: K⁺

Kalium ist ein Alkalimetall wie Natrium: ein Valenzelektron, abgegeben — K⁺.

Mittel

Wahr / Falsch #1 15s ▶ Testen

Natriumchlorid (NaCl) besteht aus einzelnen NaCl-Molekülen.

✓ Falsch

Falsch! Natriumchlorid bildet ein Ionengitter, in dem Na⁺- und Cl⁻-Ionen regelmäßig abwechselnd angeordnet sind. Es gibt keine einzelnen NaCl-Moleküle – die Formel gibt nur das Verhältnis der Ionen an.

Multiple Choice #2 12s ▶ Testen

Welcher dieser Stoffe hat die höchste Schmelztemperatur?

○ Haushaltszucker
● Kochsalz
○ Kerzenwachs

Kochsalz (NaCl) schmilzt erst bei 801 °C, Zucker zersetzt sich schon bei etwa 186 °C, Kerzenwachs schmilzt bei etwa 60 °C. Der Grund: Im Ionengitter des Salzes ziehen sich entgegengesetzt geladene Ionen in alle Richtungen stark an. Zucker und Wachs bestehen aus Molekülen, zwischen denen nur schwache Kräfte wirken – obwohl ihre Moleküle viel schwerer sind als eine Formeleinheit NaCl.

Wahr / Falsch #3 15s ▶ Testen

Salze leiten in festem Zustand den elektrischen Strom.

✓ Falsch

Falsch! Im festen Zustand sind die Ionen im Gitter fixiert und können sich nicht frei bewegen. Erst in der Schmelze oder in wässriger Lösung sind die Ionen beweglich und können den Strom leiten.

Lückentext #4 15s ▶ Testen

Die Formel von Calciumchlorid lautet ___.

✓ Antwort: CaCl₂

Calcium (II. HG) bildet Ca²⁺-Ionen, Chlor (VII. HG) bildet Cl⁻-Ionen. Für die Ladungsneutralität braucht man zwei Cl⁻ pro Ca²⁺: CaCl₂.

Zahleneingabe #5 15s ▶ Testen

Wie viele Chlorid-Ionen werden benötigt, um die Ladung eines Aluminiumions (Al³⁺) auszugleichen?

✓ Antwort: 3

Al³⁺ hat die Ladung +3. Jedes Cl⁻ hat die Ladung −1. Für Ladungsneutralität braucht man 3 Chlorid-Ionen: AlCl₃ (3 × (−1) = −3, gleicht +3 aus).

Sortieren #6 20s ▶ Testen

Ordne die Schritte der Bildung von Natriumchlorid: Ionengitter bildet sich, Natrium gibt ein Elektron ab, Chlor nimmt ein Elektron auf, Na⁺ und Cl⁻ ziehen sich an.

✓ Antwort: Natrium gibt ein Elektron ab, Chlor nimmt ein Elektron auf, Na⁺ und Cl⁻ ziehen sich an, Ionengitter bildet sich

Zuerst überträgt Natrium sein Valenzelektron an Chlor (Elektronenübergang). Die entstehenden Ionen Na⁺ und Cl⁻ ziehen sich elektrostatisch an und ordnen sich schließlich regelmäßig im Ionengitter an.

Zahleneingabe #7 15s ▶ Testen

Wie viele Elektronen hat ein Oxidion (O²⁻)? Die Ordnungszahl von Sauerstoff ist 8.

✓ Antwort: 10

Sauerstoff hat 8 Protonen und im neutralen Zustand 8 Elektronen. Als O²⁻-Ion hat es 2 Elektronen zusätzlich aufgenommen: 8 + 2 = 10 Elektronen.

Lückentext #8 15s ▶ Testen

Wenn Salze in Wasser gelöst werden, zerfällt das Ionengitter in frei bewegliche Ionen. Diesen Zerfall nennt man ___.

✓ Antwort: Dissoziation

Bei der Dissoziation löst Wasser das Ionengitter auf, indem die polaren Wassermoleküle die Ionen umhüllen (Hydratation). Die Ionen bewegen sich dann frei in der Lösung.

Multiple Choice #9 15s ▶ Testen

Welche Eigenschaft ist NICHT typisch für Salze?

● Verformbarkeit (duktil)
○ Hohe Schmelztemperatur
○ Sprödes Verhalten
○ Leitfähigkeit in wässriger Lösung

Salze sind spröde, nicht verformbar. Wird mechanisch Druck ausgeübt, verschieben sich die Ionenschichten, sodass gleich geladene Ionen nebeneinander liegen und sich abstoßen – das Kristall bricht.

Karteikarte #10 20s ▶ Testen

Welches Ion bildet ein Sauerstoffatom?

✓ Antwort: O²⁻

Sauerstoff (VI. Hauptgruppe) fehlen zwei Elektronen zur vollen Schale. Er nimmt zwei auf: Oxid-Ion, O²⁻.

Karteikarte #11 20s ▶ Testen

Welches Ion bildet ein Aluminiumatom?

✓ Antwort: Al³⁺

Aluminium (III. Hauptgruppe) gibt seine drei Valenzelektronen ab: Al³⁺.

Karteikarte #12 20s ▶ Testen

Welches Ion bildet ein Schwefelatom in einem Salz wie Natriumsulfid?

✓ Antwort: S²⁻

Schwefel steht unter Sauerstoff in der VI. Hauptgruppe — gleiche Zahl an Valenzelektronen, also gleiche Ionenladung: S²⁻.

Karteikarte #13 25s ▶ Testen

Wie lautet die Verhältnisformel von Magnesiumchlorid?

✓ Antwort: MgCl₂

Mg²⁺ trägt zwei positive Ladungen, Cl⁻ nur eine negative. Für ein neutrales Salz braucht es zwei Chlorid-Ionen pro Magnesium-Ion.

Schwer

Sortieren #1 20s ▶ Testen

Ordne die Ionenverbindungen nach steigender Anzahl an Ionen pro Formeleinheit: NaCl, Al₂O₃, MgCl₂.

✓ Antwort: NaCl, MgCl₂, Al₂O₃

NaCl: 2 Ionen (1 Na⁺ + 1 Cl⁻), MgCl₂: 3 Ionen (1 Mg²⁺ + 2 Cl⁻), Al₂O₃: 5 Ionen (2 Al³⁺ + 3 O²⁻). Die Anzahl steigt mit der Komplexität der Ladungsbalance.

Karteikarte #2 30s ▶ Testen

Wie lautet die Verhältnisformel von Aluminiumoxid?

✓ Antwort: Al₂O₃

Al³⁺ und O²⁻: Das kleinste gemeinsame Vielfache der Ladungen ist 6. Zwei Aluminium-Ionen (6+) gleichen drei Oxid-Ionen (6−) aus.