Übungen zu Ionenverbindungen
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Wo kommen Ionen vor?
Das erste Mal haben wir Ionen auf dem Etikett von Mineralwasser gesehen. Wie kommen eigentlich die Ionen ins Mineralwasser?
Bei Mineralwasser handelt es sich ja um eine Art Grundwasser, das natürlich auch mit Gestein in Kontakt gekommen ist. Da auch Gesteine nichts anderes sind als Vermischungen von Mineralien (= Salze bzw. salzartige Verbindungen), stammen die Ionen also aus den Salzen, die sich im Wasser gelöst haben. Hier mal einige (einfache) Salze. Die Namen sollten euch bekannt sein:
Korund
= Dialuminiumtrioxid
= Al2O3
Steinsalz
= Natriumchlorid
= NaCl
Pyrit
= Eisendisulfid
=FeS2
Magnetit
= Trieisentetraoxid
= Fe3O4
Allerdings sind nicht alle Verbindungen, die ihr schon kennengelernt habt, Salze. So ist Wasser keines. Man sollte sich merken:
| Salze bzw. salzartige Verbindungen entstehen aus der Reaktion von Metallen und Nichtmetallen. Somit enthalten sie meist Metall-Kationen und Nichtmetall-Anionen. |
- Neben Ionen aus einzelnen Atomen gibt es auch Ionen, die aus mehreren Atomen zusammen gesetzt sind, wie auf dem Mineralwasseretikett das Sulfat- oder das Hydrogencarbonat-Ion. Es gibt auch das Ammonium-Ion NH4+, dass statt eines Metall-Ions enthalten sein kann.
Zu den Salzen sollt ihr nun ein paar Aufgaben bearbeiten, die teilweise eine Wiederholung darstellen (wie die Namensgebung). Die Aufgaben werden durch Erläuterungen unterbrochen. Zu jeder (neuen) Aufgabe gibt es jeweils eine Erläuterung in Form von Text, einer Audio-Datei oder einem Film, in der ein bis zwei Beispiele ausführlich erläutert werden. Für die systematische Benennung der Verbindungen könnt ihr noch einmal auf der Seite Anwendung_der_Symbolschreibweise nachschauen.
Wiederholung: Verbindungen systematisch benennen
 Aufgabe 1
Bestimme die Namen für die folgenden Verbindungen: Li2O, ZnCl2, N2O3, BeF2, Ga2S3, SnO2, AuI3 Dilithiumoxid, Zinkdichlorid, Distickstofftrioxid (kein Salz!!), Berylliumdifluorid, Digalliumtrisulfid, Zinndioxid, Goldtriiodid</small> |
| Aufgabe 2
Gebt die Summenformel für die Verbindungen mit den folgenden Namen an: Diarsenpentoxid, Magnesiumdibromid, Trikaliumnitrid, Tetraphosphordekaoxid, Natriumfluorid, Calciumsulfid. As2O5, MgBr2, K3N, P4O10 (kein Salz!!) , NaF, CaS |
Dissoziationsgleichung bestimmen
Bisher war es so, dass ihr die Verbindungen vorgegeben bekommen habt. Entweder als Summen-Formel (also in Symbol-Schreibweise) oder über die systematische Benennung dieser Verbindung
Nun ist es so, dass es einen Zusammenhang gibt, zwischen der Formel eines Salzes und den Ionen, aus denen es besteht. Als Beispiel nehmen wir das Dilithiumoxid Li2O.
- Welche Ionen bildet Lithium? Li+
- Welche Ionen bildet Sauerstoff? O2-
- Dilithiumoxid enthält also zwei Li+-Ionen und ein O2--Ion, als Reaktionsgleichung geschrieben: Li2O → 2 Li+ + O2-
Und der Zusammenhang? Betrachtet man die Ladungen, so sieht man, dass sie zusammen Null ergeben, d.h. die Verbindung ist nach außen hin neutral: Zweimal die Ladung +1 und einmal die Ladung -2 ergibt die "Ladung" Null.
Eine Regel dazu:
| Die Summe der Ladungen in einer Verbindung von Ionen ist immer Null. |
| Aufgabe 3
Erstellt zu den folgenden Verbindungen Dissoziationsgleichungen (dissoziieren = auseinander gehen) wie beim Dilithiumoxid Li2O → 2 Li+ + O2-. Weiteres Beispiel zum Hören
Tipps:
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Ladung von Nebengruppen-Ionen bestimmen
Bisher haben wir uns auf Verbindungen aus Elementen der Hauptgruppen beschränkt, denn nur da können wir (einigermaßen) verlässlich die Ionen-Ladung vorhersagen. Allerdings bilden auch die Nebengruppen-Elemente, alles Metalle, Verbindungen, in denen sie als Kationen vorkommen. Man kann zwar die Ladung nicht aus dem Periodensystem ableiten, aber aus den Formeln von salzartigen-Verbindungen.
Beispiel: Goldtrichlorid AuCl3 besteht, dass kann man an der Formel erkennen, aus einem Gold-Ion und drei Chlor-Ionen. Von Chlor wissen wir inzwischen, dass es als Cl--Ion vorkommt. Daraus ergibt sich die Ladung vom Gold-Ion, denn die Summe der Ladungen muss ja Null sein. Und das kann nur der Fall sein, wenn es Au3+-Ionen gibt. Also lautet die Dissoziationsgleichung: AuCl3 → Au3++ 3 Cl-.
| Aufgabe 4
Gib die Dissoziationsgleichung für die folgenden Verbindungen mit Nebengruppenmetallen an. Erklärtes Beispiel
Hinweis: Bei einer Aufgabe kommen drei Arten von Elementen vor, von zwei Elementen kann die Ionenladung durch die Edelgasregel bestimmt werden und nur eines ist ein Nebengruppen-Element. Gehe ansonsten vor wie sonst. |
- Wenn die Ladung eines Ion nicht immer eindeutig ist (wie bei den Nebengruppenmetallen), schreibt man meist die Ladung des Metall-Ions als römische Ziffer in den Namen hinein, auch ohne den genauen Namen anzugeben. Beispiel: Blei(IV)oxid ist ein Pb4+-Oxid.
Bestimmung der Verhältnisformeln von Verbindungen
So wie bei den meisten Verbindungen die enthaltenen Ionen eindeutig bestimmbar sind, so lässt sich auch die Formel von vielen Verbindungen aufgrund der Ladung der Ionen bestimmen. Man braucht also teilweise die Formeln der Verbindungen nicht auswendig lernen, sondern kann sie aufgrund der Stellung im Periodensystem herleiten.
Beispiel: Gesucht ist die Verbindung aus Magnesium und Brom.
- Bestimme die Ladung des Magnesium-Ions: Mg → Mg2+
- Bestimme die Ladung des Brom-Ions (eigentlich Bromid-Ion): Br → Br-
- Wieviele des eines Ions und wieviele des anderen Ions braucht man, um als Gesamtladung Null zu haben. Es kommen folgende Formeln in Frage: MgBr2, Mg2Br4, Mg3Br6, usw. ...
Man sagt dann:
| Die Verhältnisformel von Magnesiumbromid ist MgCl2 |
es wird also die einfachste Variante verwendet. Denn das Verhältnis von Mg- zu Br-Ionen beträgt 1 zu 2.
Noch zwei verschiedene Beispiele zum Hören: Welche Verhältnisformeln haben eine 
Verbindung aus Aluminium und Sauerstoff und Silicium und Sauerstoff.
| Aufgabe 5
Bestimme die Verhältnisformel einer Verbindung anhand der Elemente und deren Ionen.
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Bearbeite dazu alleine das Aufgabenblatt "Ionenladungen" und vergleiche erst am Ende mit der Musterlösung.
