Weshalb ist die Bildung von Kochsalz stark exotherm, obwohl für die Bildung der Ionen viel Energie aufgewendet werden muss?
Thema Ionenbindung
3 Antworten
Die Abgabe von Elektronen bei Metallen und die Aufnahme von Elektronen bei Nichtmetallen und die darauf folgende Ionenbindung liefert beim Beispiel Kochsalz (Natriumchlorid NaCl) insgesamt Energie. Da diese Stoffe das Oktett erreichen wollen (volle Valenzschalen), bilden sie leicht Ionen. Die Entstehung der Ionen kann zwar zum Teil etwas Energie benötigen, die gegenseitige Anziehung der Na+ und Cl- Ionen beim Aufbau der Ionenbindung (Kristallgitter) setzt jedoch wieder Energie frei.
Viel Energie zur Ionisierung wird dann benötigt, wenn den Atomen weitere Elektronen entrissen werden sollen, beispielsweise durch ionisierende Strahlung.
Ergänzung: Na und Cl erreichen durch die Abgabe bzw. durch die Aufnahme von Elektronen den energiegünstigsten Zustand, darum liefert die Verbindung zu Kochsalz Energie statt zu benötigen.
Die meiste Energie liefert jedoch die Gitterbildung und kompensiert einen eventuellen Bedarf bei der Ionenbildung.
Grundsätzlich sind Bindungen mit unterschiedlichen Atomen energieärmer als solche mit gleichen Atomen. Der Grund ist einfach zu sehen: Wenn die Elektronen lieber bei den Cl-Atomen sind als bei den Na-Atomen, kann dies in zwei NaCl-Molekülen besser erfüllt werden, als in einem Na2 und einem Cl2 Molekül. Wenn du ein ganzes Gitter von NaCl-Molekülen hast, geht das noch besser.
Oder anders: Dominante Typen binden sich eher mit devoten als mit anderen dominanten.
Korrigiere, wenn die Begriffe nicht stimmen! Ich weiss nicht, wie die Chemiker diesen Bindungen sagen. Ich habe nur quantenmechanisch berechnet, dass Bindungen zwischen ungleichen Atomen grundsätzlich stärker sind als zwischen gleichen.
Für die Bildung des Na+-Ions muß (wenig) aber immerhin Energie aufgewendet werden. Das Erreichen des Edelgaszustandes ist energetisch nicht der Grund für diesen Schritt.
Die Ionisierung des Cl zu Cl- liefert dagegen Energie (exotherm), wenn auch nicht übermäßig.
Weitere endotherme Vorgänge bei der Bildung von NaCl wie Verdampfen des Na und Spaltung des Cl2 in Atome sind sämtlich endotherm.
Der energetische Knackpunkt, der alle endothermen Vorgänge weit überkompensiert, ist die Bildung des Kristallgitters, also die Anziehung ungleichnamiger Ionen.
(Siehe dazu auch Born-Haber-Kreisprozeß).
"Na2 und NaCl-Moleküle". Erbarmen!