Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name __________________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

 

In welchen Strukturen binden sich Ionen?

 

Die Elektronenübertragung vom  ___________ zum ____________ (z.B. bei der Reaktion von Natrium mit Chlor) hat zwei Konsequenzen:
1.
Es entstehen ________________Teilchen: positive Kationen und negative Anionen. Die ________________ der Ladungen hängt ab von der Anzahl übertragener Elektronen.
2.
Das Volumen der Atome ändert sich: Metalle geben ihre ______________________aus der
äußersten Schale ab. Dadurch _________________ sie eine komplette Schale. Deswegen _________________sich ihr Radius. Nichtmetalle nehmen Elektronen auf, ihre unvollständige äußerste Schale wird bis zum ____________________ vervollständigt. Infolgedessen ändert sich zwar nicht die Schalenanzahl, mehr Elektronen steht jedoch die konstant gebliebene ______________________ gegenüber. Auf jedes Elektron wirkt jetzt eine etwas geringere __________________. Dazu kommt: mehr Elektronen stoßen sich auch gegenseitig mehr ab. Beide Faktoren wirken zusammen: Der Radius der Anionen ____________ sich. Für
 die ersten beiden Perioden ergeben sich aus entsprechenden Daten Abb. 1 und 2.

 
Arbeitsaufträge: 
1. Beschreibe die Veränderungen der Atom- und Ionenradien in den beiden Abbildungen (Verlauf, Minima, Maxima...)
2.
Vergleiche beide Abbildungen und stelle Gemeinsamkeiten und Unterschiede fest.

Die nun in der Größe (Volumen) und Ladung veränderten Teilchen ziehen sich gegenseitig über ihre ____________ _________________  an. Sie stoßen sich aber über diese Kräfte auch ab. Gegenseitige Anziehung und Abstoßung kann nun nicht zu einer _______________ (Kation + Anion) führen, sondern zu riesigen Verbänden, dem regelmäßig gebauten Ionengitter. Ein solches Gitter ist die __________________ jeder kristallinen Ionenverbindung, die nach außen hin elektrisch neutral ist. Die exakte Anordnung der Ionen wird durch die Ladung und das Verhältnis von Kationen-Radius zu Anionen-Radius bestimmt. Man unterscheidet:
1.
Ionenverbindungen des Typs MeX von denen des Typs Me2X oder MeX2 (Me: Metall, X: Nichtmetall).
2. Bei gleichem Ladungsverhältnis 1:1 entscheidet das Radienverhältnis des Kations zum Anion den Gittertyp:

a) rK / rA > 0,732 :Caesiumchlorid-Typ CsCl
b) rK / rA > 0,414 :Natriumchlorid-Typ NaCl
c) rK / rA > 0,225 : Zinkblende-Typ ZnS

Arbeitsaufträge:
1.
Bilde aus den angegebenen Ionenradien die entsprechenden Radienverhältnisse für die Verbindungen des Typs MeX.


2.
Ordne die sich daraus ergebenden Verbindungen den drei angegebenen Gittertypen zu.

3. Welcher Gittertyp besitzt welche Koordinationszahl?


Wortliste:
verlieren, Größe, Metall-Atom, Anziehungskraft, Paarbildung, Nichtmetall-Atom, geladen, Valenzelektronen, Elektronenoktett, Kernladungszahl, verkleinern, vergrößern, elektrostatisch, Anziehungskräfte, Grundstruktur;

Radien:  r(Kation) und r(Anion) in [pm]: 10-12 m

I. Gruppe r(Kation) VII. Gruppe r(Anion)
Li+ 76 F- 136
Na+ 102 Cl- 181
K+ 138 Br- 196
Rb+ 152 I- 220
Cs+ 167  

 

Lösungen:

 
Ionenradienverhältnisse der I. und VII. Hauptgruppe:
LiF 0,56 NaF 0,75 KF 1,01 RbF 1,12 CsF 1,23
LiCl 0,42 NaCl 0,56 KCl 0,76 RbCl 0,84 CsCl 0,92
LiBr 0,39 NaBr 0,52 KBr 0,70 RbBr 0,78 CsBr 0,85
LiI 0,35 NaI 0,46 KI 0,63 RbI 0,69 CsI 0,76

Zuordnung zu den drei Gittertypen:

Eine NaCl-Struktur bilden: LiF, NaF, NaCl, NaBr, NaI, KBr, KI, RbI;    Koordinationszahl: 1 : 6

Eine CsCl-Struktur bilden: NaF, KF, KCl, RbF, RbCl, RbBr, CsF, CsCl, CsBr, CsI;   Koordinationszahl: 1 : 8

Eine Zinkblende-Struktur bilden:  LiBr, LiI;    Koordinationszahl: 1 :  4

Koordinationszahl: Die Koordinationszahl gibt an, wie viele Ionen der einen Sorte ein (1) Ion der anderen Sorte umgeben und umgekehrt.

Die Koordinationszahl hängt ab vom Radienverhältnis r(Kation) : r(anion) und vom Ladungsverhältnis Ladung Kation : Ladung Anion.

 

update: 12.02.17                                                                                                                                                                                   zurück         zur Hauptseite