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Zwei außergewöhnliche Elemente reagieren zu einer lebensnotwendigen Verbindung: Natriumchlorid

Heißes Natrium reagiert mit Chlor unter heftiger Lichtentwicklung zu einem weißen,
salzartigen Stoff: Natriumchlorid.

YouTube-Video, von RatsChemie am 19.6.08 hochgeladen

Leider sieht man in diesem Video nicht das weiße Reaktionsprodukt: Natriumchlorid. Dies ist in der folgenden Abbildung anders. Bei diesem Versuch wurde durch ein seitlich angebrachten Schlauch das Chlor in das Reagenzglas geleitet.

natriumchloridsynthese02
Bildquelle: Universität Wuppertal; am 6.8.12 aufgerufen

Reaktionsschema-Natriumchloridsynthese

Zwei Natrium-Atome reagieren mit einem Chlor-MolekülLex zu zwei Natriumchlorid-Baueinheiten. Man spricht hier nicht von Natriumchlorid-Molekülen, weil - wie wir noch sehen werden - es sich nach der Reaktion nicht mehr um Atome handelt und diese Teilchen auch nicht durch Atombindungen gebunden sind.

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Die Natriumchloridsynthese im Schalenmodell

natrium-reagiert-mit-chlor-01

Noch deutlicher wird es, wenn man nur die äußeren Schalen betrachtet:

natrium-reagiert-mit-chlor-02

Das Natrium-Atom gibt dem Chloratom sein einziges Valenzelektron ab. Eine Schale existiert nur, wenn sich auch Elektronen auf ihr befinden. Jetzt besitzt also das Natrium-Atom eine Schale weniger, die ist jedoch mit Elektronen voll besetzt (EdelgaskonfigurationLex). Nun hat aber das Natrium-Atom 11 Protonen und nur 10 Elektronen. Eine positive Ladung ist zuviel. Eine wichtige Eigenschaft des Teilchens hat sich verändert: Das Teilchen ist nach außen hin einfach positiv geladen. Dieses Teilchen nennt man Natrium-Ion (Schreibweise: Na+). Es hat völlig andere Eigenschaften als die Natrium-Atome des Elementes Natrium.

Wichtig! Die entstandenen Ionen haben nichts mehr mit den aus ihnen entstandenen Atomen zu tun. Sie besitzen völlig andere Eigenschaften! In einer Mineralwasserflasche schwimmen keine Natrium-Atome, sondern Natrium-Ionen.

Auf der anderen Seite konnte das Chlor-Atom durch die Aufnahme eines Elektrons seine Schale voll besetzen. Das entstandene Teilchen ist einfach negativ geladen (17 Protonen, 18 Elektronen) und wird Chlorid-Ion genannt (Schreibweise: Cl-).

Beide "Partner" befinden sich jetzt in einem energieärmeren Zustand, denn es wurde bei diesem Vorgang Energie in Form von Licht und Wärme abgegeben.
Positiv geladene Ionen heißen mit allgemeinem Namen Kationen, negativ geladene Ionen heißen mit allgemeinem Namen Anionen.

Kationen und Anionen ziehen sich aufgrund der unterschiedlichen Ladung an und halten dann fest zusammen. Diesen Zusammenhalt nennt man Ionenbindung. Dazu mehr auf der nächsten Seite.

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Die Natriumchloridsynthese im Kugelwolkenmodell

natriumchloridsynthese03

Das einzige Valenzelektron des Natrium-Atoms (Valenzelektronen = Elektronen im äußersten Aufenthaltsbereich) springt zum Chlor-Atom, so dass nun beide "Partner" voll besetzte Kugelwolken besitzen.

Beide "Partner" befinden sich jetzt in einem energieärmeren Zustand, denn es wurde bei diesem Vorgang Energie in Form von Licht und Wärme abgegeben.

Allerdings sind nun die Ladungen der Partner anders, wie nach dem Schalenmodell (siehe oben) auch!

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Gegensätze ziehen sich an

Die unterschiedlich geladenen Ionen ziehen sich an:

Anziehung-Ionen-in-einer-Ebene

merke-klein

Der Zusammenhalt zwischen einem Kation und einem Anion wird Ionenbindung genannt.

Schließlich bildet sich ein Raumgitter (Kristallgitter), das mit Fachbegriff Ionengitter oder auch Ionenverband genannt wird (siehe nächste Abbildung).

Ionengitter-von-KochsalzIonengitter-Kochsalz-Ionenradien

Sehr gute kommentierte Animation der Natriumchloridsynthese einschließlich der Bildung des Ionengitters!
(Quelle:Universität Duisburg, Didaktik der Chemie, R.-P. Schmitz, Prof. Dr. M. Tausch)
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