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Die NaCl-Bildung Schritt für Schritt

Einleitung - Edelgase - Ionenbindung - NaCl-Bildung - Schmelzpunkte - Kristallstrukturen

Sublimation von Natrium

Damit die Natrium-Atome mit den Chlor-Atomen reagieren können, müssen sie erst einmal "freigelegt" werden. Solange sie sich in der dichten Kugelpackung des Feststoffes Na(s) befinden, können sie nicht reagieren.

Also ist der erste Schritt bei der NaCl-Bildung die Verdampfung oder Sublimation des Natriums. Dieser Vorgang ist endotherm. Da sich die Na-Atome gegenseitig anziehen, muss Energie aufgewandt werden, um die Na-Atome voneinander zu trennen. Die für die Sublimation aufzuwendende Energie von 109 kJ/mol Natrium nennt man Sublimationsenergie.

Dissoziation von Chlor

Auch das Chlor kann nur reagieren, wenn die Atome einzeln vorliegen. In gasförmigem Chlor kommen die Atome immer in Form von Cl2-Molekülen vor. Diese Moleküle müssen in einzelne Atome aufgespalten werden:

Dieser Vorgang ist ebenfalls endotherm, da eine chemische Bindung getrennt werden muss. Die für diese Spaltung notwendige Energie bezeichnet man als Dissoziationsenergie .

Ionisierung von Natrium

Jetzt sind die Natrium- und Chlor-Atome gasförmig und liegen einzeln vor - ideale Bedingungen für eine chemische Reaktion. Der nächste Reaktionsschritt ist die Elektronen-Abgabe (die Oxidation) der Natrium-Atome.

Die hierfür erforderliche Ionisierungsenergie ist allerdings endotherm. Da die Elektronen vom Atomkern angezogen werden, müssen zur Entfernung eines Elektrons diese Anziehungskräfte überwunden werden.

Ionisierung von Chlor

Die vom Natrium freigesetzten Elektronen werden jetzt von den Chlor-Atomen aufgenommen.

Da hier keine Bindungen getrennt werden müssen, sondern im Gegenteil neu entstehen, ist dieser Vorgang exotherm. Die bei dieser Reaktion frei gesetzte Energie wird als Elektronenaffinität bezeichnet.

Bildung des Kristallgitters

Wir haben jetzt gasförmige Natrium- und Chloridionen vorliegen, die entgegengesetzt geladen sind. Daher ist zu erwarten, das jetzt etwas passieren wird.

In der Tat passiert jetzt etwas. Die entgegengesetzt geladenen Ionen ziehen sich ziemlich stark an. Jedes Natrium-Atom umgibt sich mit möglichst vielen Chloridionen, und jedes Chloridion versammelt möglichst viele Natriumionen um sich. Es bildet sich eine regelmäßige, feste Struktur, ein Kristallgitter .

Weil bei diesem Prozess neue chemische Bindungen entstehen, wird Energie freigesetzt, die sogenannte Gitterenergie.

Diese ist im Falle von Natriumchlorid sehr hoch. Viel größer, als Sublimations-, Dissoziations- und Ionisierungsenergie zusammen. Die Gesamtreaktion zwischen festem Natrium und gasförmigem Chlor ist daher ingesamt exotherm.

Energiediagramm der NaCl-Bildung

Hier sehen Sie das Ganze noch einmal im Zusammenhang.

Bei der Bildung von Natriumchlorid aus den Elementen muss das Natrium zuerst sublimiert, dann ionisiert werden. Beides sind endotherme Vorgänge. Die Chlor-Moleküle müssen zunächst in einzelne Chlor-Atome gespalten werden, die dann ebenfalls ionisiert werden müssen. Bei der Ionisierung der Chlor-Atome wird Energie freigesetzt. Die gasförmigen Natrium- und Chlorid-Ionen reagieren dann in einer stark exothermen Reaktion zu festem Natriumchlorid. Hierbei wird sehr viel Gitterenergie freigesetzt. Insgesamt ist die Reaktion sehr exotherm, da die freigesetzte Gitterenergie viel größer ist als die aufgewandte Sublimations-, Dissoziations- und Ionisierungsenergie.

Auf dieser Seite wird erklärt, wie die Bildung des Salzes NaCl aus den Elementen schrittweise abläuft. Energetische Betrachtungen stehen hier im Vordergrund. Aus der Sublimationsenergie des Natriums, der Ionisierungsenergie, der Dissoziationsenergie des Chlor-Moleküls, der Elektronenaffinität des Chlor-Atoms und der Gitterenergie des NaCl wird die Reaktionsenergie berechnet.