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Ionenbindung

Allgemeines:
Eine Untersuchungsmöglichkeit, um chemische Verbindungen zu charakterisieren, ist die elektrische Leitfähigkeit. Ionenverbindungen (Salze) leiten im festen Zustand den Strom nicht (damit ein "Stoff" den elektrischen Strom leiten
kann, müssen in geladene Teilchen vorhanden beweglich sein), jedoch sind Schmelzen und Lösungen von salzartigen Stoffen gute elektrische Leiter. Daraus kann man folgern, dass salzartige Stoffe aus geladenen Teilchen (Ionen) bestehen, die dann beim Schmelzen oder Lösen beweglich werden.

Voraussetzung:
Beim Übergang von der Atombindung zu Ionenbindung geht mindestens ein Elektron von einem Atom mehr oder weniger vollständig auf das andere Atom in der Verbindung, d.h. für als Voraussetzung dafür benötigt man ein Atom mit einem relativ niedrigen Ionisierungspotential (Abgabe von Elektronen) und ein Atom mit einer relativ hohen Elektronegativität, die Elektronendichte zwischen den Ionen einer Ionenbindung sollte daher im Idealfall praktisch null sein (das aber in der Praxis nicht erfüllt ist). Um die Ionenbidnung sich einfach vorzustellen, betrachtet man Ionen in erster Näherung als positiv (Kationen) oder negativ geladene (Anionen), nichtkompressible Kugeln vor. Die Bindung beruht daher hauptsächlich auf elektrostatischen Anziehungskräften, die sich durch das Coulombsche Gesetz berechnen lassen.

mit: "F"  = resultierende Kraft (Abstoßungs- oder Anziehungskraft), "q1" und "q2" =  Ladungen der Ionen,  "r" = Abstand der Ionen, "e 0" die elektrische Feldkonstante oder die Permittivität des Vakuums, (8,8542x10-12 As/Vm), allgemein in beliebiger Materie: e = e 0e r
Diese Anziehungskräfte wirken nach allen Seiten gleichmäßig und halten die Kationen und Anionen zusammen. Daraus ergibt sich eine typische räumliche Anordnung der entgegengesetzt geladenen Ionen im Kristallgitter und führt zu großen Ionenverbänden und nicht zu einem Ionenpaar. 

Aufbau des Ionengitters:
Ein Ionengitter wird aus Kationen und Anionen aufgebaut, dabei stehen die Anionen und Kationen so im Verhältnis zueinander, dass das Prinzip der elektrischen Neutralität (Salze sind i.d.R ungeladen) erfüllt wird. Dabei spielt das Verhältnis der Radien von Kationen und Anionen eine entscheidende Rolle. 
Beispiele (für AB-Salze)

  • Radius (Anion) / Radius (Kation):  ca 0,22 bis 0,41=> ZnS (Zinkblende) -Struktur 
  • Radius (Anion) / Radius (Kation):  ca. 0,42 bis 0,72 => NaCl - Struktur
  • Radius (Anion) / Radius (Kation):  ab 0,73 => CsCl (Fluorit) - Struktur
I.d.R ist das Anion größer als das Kation, daher wird das Ionengitter meist als Anionengitter (Anionen bilden eine dichteste Packung) betrachtet. Die Kationen befinden sich dabei in den Gitterzwischenräumen und sorgen für den Ladungsausgleich bzw. den Zusammenhalt.
Wie auch bei den Metallen, können dabei die Anionen verschiedene Gitter bilden. 
 
 
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