Frage von iTzGuteFrageJan, 45

Schema für eine Ionenbindung zwischen Lithium und Fluor?

Ja, ich bin ein Chemie Lappen..

Antwort
von ThomasJNewton, 12

Die verschiedenen Arten der Chemischen Bindung muss man verstehen, dafür gibt es kein "Schema".

Für "Gleichungen" gibt es ein Schema, aber damit wirst du über Kurz oder Lang scheitern, wenn du die Bindungen nicht verstanden hast.

Antwort
von cg1967, 6

Ein Schema findest du unter <http://www.lisgar.net/magwood/heteroMO.jpg>, die Erläuterungen dazu unter <http://www.lisgar.net/magwood/molecular%20orbitals.htm>.

Expertenantwort
von DedeM, Community-Experte für Chemie, 33

Moin,

na, na, ein Anfänger vielleicht. Aber ein Lappen?!...

2 Li + F2 ---> 2 LiF

LG von der Waterkant.

Kommentar von iTzGuteFrageJan ,

Dange mein Wortschatz is halt sehr... speziel :D

Kommentar von DedeM ,

Na, dann wollen wir doch mal versuchen, aus dem Chemie-Lappen einen Checker zu machen...

Das Reaktionsschema siehst du ja bereits in der Antwort. Nun klären wir mal, warum das so ist (jetzt gibt's viel zu lesen und noch mehr zu verstehen...).

Lithium ist ein Element, das im Periodensystem der Elemente (PSE) in der ersten Hauptgruppe (HG) zu finden ist. Das Tolle an den Hauptgruppenelementen ist, dass man an der Gruppennummer direkt ablesen kann, wie viele Valenzelektronen (= Außenelektronen) die Atome von den Elementen haben, die in der HG versammelt sind. Lithiumatome haben also 1 Valenzelektron (1. HG heißt 1 Valenzelektron, verstehst du?). Hätten Lithiumatome dieses eine Außenelektron nicht, hätten sie genau so viele Elektronen wie das Edelgas Helium. Edelgase heißen nicht so, weil sie so wertvoll sind, sondern weil sie eine so perfekte Elektronenanzahl und -anordnung in ihren Atomhüllen haben, dass sie zu "edel" sind, sich mit anderen Elementen zu verbinden. Alle anderen Elemente haben keine sogenannte "Edelgaskonfiguration" der Elektronen. Aber dieser Zustand ist energetisch so günstig, dass die anderen Atome auch eine solche Edelgaskonfiguration "haben wollen". Deshalb gehen sie munter Verbindungen miteinander ein.
Doch zurück zum Lithiumatom... Wie gesagt hat es dieses eine Valenzelektron. Das Edelgas Helium hat genau dieses eine Valenzelektron nicht. Das nächstfolgende Edelgas (Neon) hat sieben Valenzelektronen mehr als ein Lithiumatom. Um also eine Edelgaskonfiguration hinzubekommen, hat ein Lithiumatom theoretisch zwei Möglichkeiten. Es könnte versuchen, das eine Valenzelektron loszuwerden, oder es könnte versuchen, sieben weitere Elektronen aufzunehmen. Die Abgabe oder Aufnahme von Elektronen ist ungefähr gleich anstrengend (braucht ungefähr gleich viel Energie). Und nun frag dich selbst: Was ist einfacher? Ein Elektron abzugeben oder sieben aufzunehmen? Genau, eins abzugeben!

Nun werfen wir mal einen Blick auf ein Fluoratom. Fluor steht in der 7. HG des PSE. Siebente HG heißt...? Eben: 7 Valenzelektronen. Auch ein Fluoratom steht also vor der Wahl, Elektronen abzugeben oder aufzunehmen, wenn es eine Edelgaskonfiguration erreichen will. Dazu müsste es sieben Elektronen abgeben (dann hätte es die gleiche Elektronenanzahl wie das Edelgas Helium). Oder es könnte ein Elektron aufnehmen, dann würde es die Edelgaskonfiguration von Neon erreichen. Und? Was ist wohl leichter? Ja-ha, wieder richtig... Fluoratome sind daran "interessiert", im Verlauf einer Reaktion ein Elektron aufzunehmen.

Nun haben wir also ein Atom, das gerne ein Elektron abgeben will, um eine Edelgaskonfiguration zu erreichen, während ein anderes Atom bereit wäre, ein Elektron aufzunehmen, damit es ebenfalls eine Edelgaskonfiguration erreicht. Also tun beide bei ihrer Reaktion miteinander genau das, was für beide "nützlich" ist. Das Lithiumatom gibt ein Elektron ab, das von einem Fluoratom aufgenommen wird.

Aber was bedeutet das für die Atome? Richtig, beide erreichen zunächst einmal die Elektronenkonfiguration von Edelgasen. Aber dafür verschieben sie ein Elektron von einem zum anderen. Elektronen sind aber immerhin negativ geladene Teilchen. Wenn also ein Fluoratom ein Elektron aufnimmt, dann hat es plötzlich ein Elektron mehr. Im Fluor-Atomkern sind dann nach wie vor 9 positiv geladene Protonen, während in der Hülle zehn Elektronen vorhanden sind. Das heißt, das vormals ungeladene Fluoratom ist nun ein negativ geladenes Teilchen. Geladene Teilchen nennt man Ionen. Und negativ geladene Teilchen heißen Anionen. Aus dem Fluoratom wird also ein Fluorid-Anion.
Umgekehrt hat ein Lithiumatom nach der Reaktion plötzlich ein Elektron weniger in seiner Hülle. In seinem Kern sind nach wie vor noch drei Protonen, aber in der Hülle sind nur noch zwei Elektronen da. Das heißt, nun überwiegen die positiven Ladungsträger. Positiv geladene Teilchen nennt man Kationen. Darum wird aus dem zuvor ungeladenen Lithiumatom ein Lithiumkation.

Entgegengesetzt geladene Ionen ziehen sich gegenseitig an. Darum kommt es nach der Ionenbildung zu einer Ionenbindung! Und weil das nicht nur jeweils ein Atom von jeder Sorte macht und sich die Ionen von allen Seiten umringen, ergibt sich ein Ionengitter, das wir ab einer gewissen Größe optisch wahrnehmen können (als Salzkristall).

Kommentar von DedeM ,

So, sorry, der Platz ging (verständlicherweise) zur Neige. Aber wir sind noch nicht ganz fertig...

Formal kannst du also als Ionenbildung folgendes schreiben:

Li ---> Li^+ + 1 Elektron
Ein Lithiumatom wird zu einem Lithiumkation, wenn es ein Elektron abgibt.

F + 1 Elektron ---> F^–
Ein Fluoratom nimmt ein Elektron auf und wird zu einem Fluoranion.

Li^+ + F^– ---> LiF
Lithiumkationen und Fluoridanionen bilden Lithiumfluorid.

Zum Schluss müsste man nun noch klären, warum es in der Reaktionsgleichung dann "F2" heißt. Das liegt daran, dass es Elemente gibt, deren kleinste Teilchen keine einzelnen Atome sind, sondern kleine Minimoleküle. Dabei bilden bei sieben Elementen zwei Atome ein solches Minimolekül. Zu diesen sieben Elementen gehören Wasserstoff (H2), Stickstoff (N2), Sauerstoff (O2) sowie die vier Halogene Fluor (F2), Chlor (Cl), Brom (Br2) und Iod (I2).

Weil also Fluor als Element nicht atomar, sondern molekular auftritt, musst du das in der Formelsprache berücksichtigen.
Ist aber auch kein Problem, weil du ja mittlerweile verstanden haben könntest, dass du für jedes Fluoratom jeweils ein Lithiumatom benötigst, damit alle eine jeweilige Edelgaskonfiguration erreichen können. Darum heißt es

2 Li + F2 ---> ...

Na, und du weißt, dass bei jeder Übergabe der Elektronen Ionen entstehen, und dass auf jedes Lithiumkation ein Fluoridanion kommt. Darum ist auch klar, dass aus zwei Lithiumatomen und zwei Fluoratomen (in einem Fluor-Minimolekül) insgesamt zwei Formeleinheiten Lithiumfluorid entstehen:

2 Li + F2 ---> 2 LiF

Alles klar?!

LG von der Waterkant.

Kommentar von vach77 ,

Gefragt wurde aber nach einem Schema (?) für eine Ionenbindung. Wo sind hier die Ionen?

Kommentar von DedeM ,

Nun mal nicht so ungeduldig... Ich war doch längst dabei, eine ausführliche Antwort im Kommentar zu verfassen...

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