Ionengitter
Die Ionenbindung, die auf den vorhergehenden Seiten beschrieben wurde, beruht auf elektrostatischen Anziehungskräften zwischen den entgegengesetzt geladenen Ionen. Diese elektrostatischen Kräfte sind in keiner Weise gerichtet. Ein Natriumion zieht alle Chloridionen der näheren Umgebung an, und ein Chloridion wiederum zieht alle Natriumionen der näheren Umgebung an.
Wenn also während der Salzbildung die noch gasförmigen Ionen in den festen Zustand übergehen, entstehen keine einzelnen Salz-Moleküle, sondern es bildet sich ein
Ionengitter.
NaCl-Gitter
Bei der Bildung von Natriumchlorid entsteht eine typische Gitterstruktur. Die Chlorid-Anionen sind ca. doppelt so groß wie die Natrium-Kationen, daher bestimmen sie das Aussehen des Gitters. Sie bilden eine dichteste Kugelpackung (jedes Teilchen ist von 12 anderen umgeben). In einer solchen dichtesten Kugelpackung existieren zwei Arten von Lücken: kleine Lücken (die von je vier Kugeln umgeben sind) und große Lücken (die von je sechs Kugeln umgeben sind).
Die Natrium-Kationen setzen sich nun in die großen Lücken. Jedes Natriumion ist somit von sechs Chloridionen umgeben und jedes Chloridion von sechs Natriumionen (siehe Bild rechts).
Eine ganze Reihe von Salzen kristallisiert in einem analogen Gitter, so daß wir von einem regelrechten NaCl-Gittertyp sprechen können.
Andere bekannte Gittertypen sind der Cäsiumchlorid-Gittertyp und der Zinksulfid-Gittertyp, die im Folgenden besprochen werden sollen.
Der NaCl-Gittertyp
ZnS-Gitter
Beim Zinksulfid sind die Sulfid-Anionen mehr als doppelt so groß wie die Zink-Kationen, ein NaCl-Gitter kann sich hier nicht mehr bilden, die Zink-Ionen würden in den großen Oktaeder-Lücken "wackeln", sie setzen sich in die kleinen Tetraeder-Lücken.
Bei diesem Gittertyp ist ein Kation also von vier Anionen umgeben, und zwar tetraederförmig. Jedes Anion seinerseits ist tetraederförmig von vier Kationen umgeben.
Der ZnS-Gittertyp
CsCl-Gitter
Wenn Kationen und Anionen ungefähr gleich groß sind, so entsteht ein Kristallgitter vom Typ des Cäsiumchlorids. Hier ist jedes Kation von genau 8 Anionen und jedes Anion von 8 Kationen umgeben, wie man auf der Abbildung rechts deutlich erkennen kann.
Wer den obenstehenden Text aufmerksam gelesen hat, wird bereits festgestellt haben, dass es vom Verhältnis der Ionenradien abhängt, in welchem Gittertyp ein Salz kristallisiert.
Nach HOLLEMANN - WIBERG (ich habe leider nur die Auflage von 1976) gilt für Salze des Typs K+A- folgende Regel:
Der CsCl-Gittertyp
Dabei sind die Grenzen nach oben fließend; bei einem Radien-Verhältnis von 0,44 könnte z.B. sowohl der ZnS- wie auch der NaCl-Typ vorliegen, und bei einem Verhältnis von 0,75 könnte das Salz entweder wie NaCl oder bereits wie CsCl kristallisieren.
Nach unten dagegen existieren mehr oder weniger feste Grenzen. Bei einem Radien-Verhältnis von 0,71 kann auf keinen Fall der CsCl-Typ vorliegen, und bei einem Verhältnis von 0,39 kann sich kein NaCl-Gitter bilden.
Lücken
Und nun wie versprochen die Erläuterung der "Lücken".
Stapelt man Kugeln übereinander, so daß sie möglichst dicht und regelmäßig angeordnet sind, so entsteht eine sogenannte "dichte Kugelpackung". Zwischen den Kugeln befinden sich Lücken. Von diesen Lücken gibt es genau zwei Typen: kleine Lücken, die von jeweils vier Kugeln tetraederförmig umgeben sind, und größere Lücken, die von je sechs Kugeln oktaederförmig umgeben sind.
Tetraederlücke . Der Mittelpunkt der Lücke ist von vier Kugeln umgeben. Verbindet man die Mittelpunkt dieser Kugeln, so entsteht ein Tetraeder, ein Körper mit vier gleichgroßen Flächen.
Oktaederlücke . Der Mittelpunkt dieser Lücke ist von sechs Kugeln umgeben. Verbindet man die Mittelpunkte dieser Kugeln, so entsteht ein Oktaeder, ein Körper mit 8 gleichgroßen Flächen.
Tetraederlücke
Oktaederlücke
Vorheriges Kapitel:
Eigenschaften von Magnesiumoxid
nächstes Kapitel:
Redoxreaktionen
