Eigenschaften von Salzen: Leitfähigkeit & Ionenbindung

Wusstest Du schon, dass reines Wasser überhaupt keinen Strom leiten kann? Die Leitfähigkeit wird nur durch im Wasser gelöste Salze ermöglicht. Diese elektrisch geladenen Teilchen befinden sich zwischen den Wasser-Molekülen und werden als Ionen bezeichnet. Ionen sind geladene Atome oder Moleküle. Sind sie positiv geladen, werden sie als Kationen bezeichnet und wenn sie negativ geladen sind, dann werden sie als Anionen bezeichnet.

Leitfähigkeit in einer Flüssigkeit

Enthält eine Flüssigkeit Ionen, wirkt sie nach aussen hin trotzdem neutral, weil sich die negativ und positiv geladenen Ionen gegenseitig ausgleichen. Salze können nur in einer flüssigen Form elektrischen Strom leiten. Du kannst die Leitfähigkeit einer Flüssigkeit und darin gelöster Salze testen, indem Du zwei Metall- oder Graphitstäbe in ein Gefäss mit Wasser tauchst und an sie eine elektrische Spannung anlegst. Falls sich in der Flüssigkeit Ionen befinden und sie somit leitfähig wäre, würde Folgendes passieren:

• Die positiv geladenen Kationen werden vom Minuspol angezogen.
  
• Die negativ geladenen Anionen werden vom Pluspol angezogen.

Du könntest also mit einem entsprechenden Messgerät einen Strom messen. Wie gut die Lösung den Strom leitet, hängt einerseits von der Menge an Ionen in der Flüssigkeit ab, andererseits auch von der Ionenmobilität. Die Ionenmobilität gibt an, wie schnell sich Ionen in einem neutralen Medium (z.B. Wasser) bewegen können und gibt damit auch die Leitfähigkeit einer Salzlösung an. Da sich die Teilchen bei höherer Temperatur schneller bewegen, kann die Leitfähigkeit auch durch die Temperatur beeinflusst werden.

Leitfähigkeit in fester Form

Salze im festen Zustand sind hart und spröde. Da in einem festen Salz die Ionen im Ionengitter fest verankert sind, gibt es somit keine frei beweglichen Ladungsträger. Feste Salze können daher keinen elektrischen Strom leiten. Sobald ein Salz von seiner festen Struktur in eine flüssige Struktur überführt wird, zum Beispiel durchs Schmelzen oder Auflösen in einer Flüssigkeit, können sich die Ionen aus dem Ionengitter lösen und sich frei bewegen. Die Schmelztemperatur ist unterschiedlich von Salz zu Salz und wird vor allem durch folgendes bestimmt: Je kleiner die Ionen und je höher die Ionenladung ist, desto stärker ist die Ionenbindung und desto höher die Schmelztemperatur.

Ionengitter und Ionenbindung

Kochsalz (NaCl) besteht ebenso aus Kationen und Anionen, die eine elektrostatische Aufladung mit sich bringen. Das bedeutet, dass sich positiv geladene Kationen voneinander abstossen, ebenso wie die negativ geladenen Anionen. Allerdings ziehen sich Kationen und Anionen dafür gegenseitig an. Dabei ist jedes einfach positiv geladene Natrium-Ion ($$Na^+$$) von sechs negativ geladenen Chlorid-Ionen ($$Cl^-$$) umgeben, welche wiederum von jeweils sechs Natrium-Ionen umgeben sind. 

• Diese regelmässige Anordnung der Kochsalzionen ergibt ein sogenanntes Ionengitter, da diese geordnete Struktur wie ein Gitter aussieht.
• Die Anziehungskräfte zwischen den Anionen und Kationen im Ionengitter wird als Ionenbindung bezeichnet.
• Die Verhältnisformel zeigt Dir die Zusammensetzung des Salzes an. Bei NaCl zieht sich genau ein Natrium-Ion mit einem Chlorid-Ion zusammen. Hier ist das Verhältnis zwischen Anionen und Kationen 1:1. Positive und negative Ladungen sind in der Verhältnisformel immer ausgeglichen.

1. Chlorid-Ion, 2. Natrium-Ion, 3. Modellvorstellung von Ionen im Ionengitter, 4. Natrium-Ion, 5. Chlorid-Ion