1.3.1 Die Ionenbindung
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II. Molekularbiologie
1.0 Grundlagen
1.3 Chemische Bindungen
1.3.1 Die Ionenbindung
Die Ionenbindung ist die Bindung der Salze und besteht immer zwischen Metall- und Nichtmetallatomen. Durch einen Elektronenübergang von einem Atom auf ein anderes, entstehen Kationen (positiv geladene Teilchen; gibt Elektron ab) und Anionen (negativ geladene Teilchen; nimmt Elektron auf). Durch diese Ionisierung bildet sich ein Gitter aus, in dem sich die Kat- und Anionen alternierend abwechseln.
Aufgrund der verschiedenen Atomradien und Ladungen der Bindungspartner können sich unterschiedliche Raumgitter bilden. Dabei wird die sog. Gitterenergie, die gegenseitige (elektrostatische) Anziehungskraft der Atome innerhalb des Salzes, durch das COULOMB-Gesetz (COULOMB 1785) beschrieben:
mit
- F: Anziehungskraft
- f: COULOMB-Konstante; f ≈ 8,99 * 10⁹ Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Die Miniaturansicht konnte nicht am vorgesehenen Ort gespeichert werden
- Q₁/Q₂: Ionenladung der beteiligten Bindungspartner
- r: Differenz zwischen den Atomradien (Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Die Miniaturansicht konnte nicht am vorgesehenen Ort gespeichert werden)
Da sich jedoch gleichzeitig Abstoßungskräfte zwischen den Elektronenhüllen der Ionen herrschen, entsteht im Kristall ein Gleichgewicht. Beispiel: Natriumchlorid
- Natriumchlorid, ein biologisch bedeutendes Salz, entsteht durch die Reaktion von Natrium mit Chlor:
- Na + Cl → NaCl
- Die gezeigte Reaktion läuft jedoch in mehreren Schritten ab:
- Zunächst gibt das Natrium-Atom ein Elektron ab, wodurch es die Edelgaskonfiguration (8 Valenzelektronen; die Elektronenkonfiguration 1s² 2s² 2p⁶ 3sⁱ [des Natrium] wird zu 1s² 2s² 2p⁶ [Neon]) erreicht: Na → Na+ + e-
- Dann nimmt ein Chlor-Atom das vom Natrium abgegebene Elektron auf und erhält so ebenfalls die Edelgaskonfiguration (die Elektronenkonfiguration 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ [Chlor] wird zu 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ [Argon]): Cl + e- → Cl-
- Durch den Elektronenübergang entstehen positiv geladene Natrium-Kationen und negativ geladene Chlor-Anionen.
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