2.3 Ionforbindelser

Når positive og negative ioner mødes, kan de danne en ionforbindelse. Ionforbindelser kaldes også salte, og saltet fra køkkenet er ionforbindelsen natriumchlorid, NaCl.

Ionbinding

En ionforbindelse dannes typisk, når et metal reagerer med et ikke-metal. Metalatomet afgiver elektroner, og ikke-metalatomet optager dem.

Figur 1: Natrium afgiver sin yderste elektron til chlor. Bagefter har begge ioner 8 elektroner i yderste skal.

De to ioner har modsat ladning og tiltrækker derfor hinanden. Den elektriske tiltrækning mellem positive og negative ioner kaldes en ionbinding.

Iongitter

En ionforbindelse består ikke af enkelte par af ioner. Ionerne sidder i stedet tæt pakket i et regelmæssigt mønster, som kaldes et iongitter. Her er hver positiv ion omgivet af negative ioner, og hver negativ ion er omgivet af positive.

Figur 2: Iongitteret i natriumchlorid. Til venstre et enkelt lag, hvor ionerne ligger tæt. Til højre en rumlig model, hvor ionerne er tegnet små, så man kan se ind i gitteret.

Tiltrækningen virker i alle retninger gennem hele gitteret, og det gør ionforbindelser til faste og hårde stoffer. Et enkelt saltkorn indeholder omkring en milliard milliarder ioner.

Formlen NaCl betyder derfor ikke, at der findes små molekyler af NaCl. Den viser i stedet forholdet mellem ionerne i gitteret, nemlig én natriumion for hver chloridion. Den mindste enhed, som formlen beskriver, kaldes en formelenhed.

Ionforbindelser er neutrale

En ionforbindelse er altid elektrisk neutral, så summen af de positive og de negative ladninger skal være nul. Man vælger derfor det antal af hver ion, der får ladningerne til at gå lige op.

Figur 3: Ionerne tegnet som klodser. En klods er lige så mange enheder bred som ionens ladning. Formlen passer, når de røde og de blå klodser er lige lange.

Eksempel 1: natriumchlorid. Natrium danner Na⁺, og chlor danner Cl⁻. Ladningerne +1 og −1 ophæver hinanden, så der skal én af hver til. Formlen er derfor NaCl.

Eksempel 2: calciumchlorid. Calcium danner Ca²⁺, og chlor danner Cl⁻. Der skal to Cl⁻ til at opveje ladningen +2 fra én Ca²⁺, så formlen er CaCl₂.

Eksempel 3: aluminiumoxid. Aluminium danner Al³⁺, og oxygen danner O²⁻. To Al³⁺ giver +6 i alt, og tre O²⁻ giver −6 i alt. Formlen er derfor Al₂O₃.

Sådan skriver du formlen

1. Find de to ioner og deres ladninger, som du lærte i afsnit 2.1.
2. Find det mindste antal af hver ion, der giver lige mange positive og negative ladninger.
3. Skriv den positive ion først og den negative ion sidst.
4. Skriv antallet som et lille, sænket tal efter ionen. Tallet 1 skrives ikke.
5. Udelad ladningerne, for de har udlignet hinanden.

VigtigtDet mindste forhold

Formlen skal vise det mindste forhold mellem ionerne. Magnesiumoxid består af Mg²⁺ og O²⁻, hvor én af hver er nok, så formlen er MgO og ikke Mg₂O₂.

Ionforbindelsers navne

Navnet på en ionforbindelse er sat sammen af ionernes navne fra afsnit 2.2. Først kommer navnet på den positive ion uden ordet ion, og derefter navnet på den negative ion. NaCl hedder derfor natriumchlorid, og Al₂O₃ hedder aluminiumoxid.

Tallene i formlen nævnes ikke i navnet, så CaCl₂ hedder calciumchlorid og ikke calciumdichlorid. For metaller fra undergrupperne skal ladningen stadig med i navnet: FeCl₃ indeholder Fe³⁺ og hedder jern(III)chlorid, og CuO indeholder Cu²⁺ og hedder kobber(II)oxid.

Ionforbindelser med sammensatte ioner

De sammensatte ioner fra afsnit 2.2 indgår i ionforbindelser på samme måde som enkle ioner. Hele gruppen regnes som én ion med én ladning. Carbonat, CO₃²⁻, har ladningen −2, så der skal to Na⁺ til én carbonat, og formlen for natriumcarbonat er Na₂CO₃.

Navnet dannes også på samme måde: først den positive ions navn og derefter den sammensatte ions navn. Na₂CO₃ hedder natriumcarbonat, og NH₄Cl hedder ammoniumchlorid.

Parentes i formler

Er der mere end én af en sammensat ion i formlen, sættes der parentes om ionen, og antallet skrives efter parentesen.

Figur 4: Formlen for calciumnitrat. Der skal to nitrationer til at opveje ladningen fra én calciumion.

Calciumnitrat består af Ca²⁺ og NO₃⁻. Der skal to nitrationer til én calciumion, så formlen er Ca(NO₃)₂. Parentesen viser, at tallet 2 gælder hele nitrationen.

Er der kun én af den sammensatte ion, bruges der ingen parentes: NaNO₃ og CaCO₃.

Saltes egenskaber

Iongitteret forklarer, hvordan salte opfører sig på makroniveau:

• Høje smeltepunkter. Ionbindingerne er stærke, så der skal meget varme til, før ionerne kan flytte sig fra deres pladser. Natriumchlorid smelter først ved 801 °C.
• Hårde, men sprøde. Et slag kan forskyde lagene i gitteret, så ioner med samme ladning kommer til at ligge over for hinanden. De frastøder hinanden, og krystallen flækker.
• Mange salte kan opløses i vand. Når det sker, slipper ionerne gitteret og bevæger sig frit rundt mellem vandmolekylerne.

NoteKort sagt

• En ionbinding er tiltrækningen mellem positive og negative ioner.
• Ionerne sidder i et iongitter, og formlen viser forholdet mellem ionerne.
• En ionforbindelse er neutral, og derfor vælges antallet af ioner, så ladningerne går lige op.
• I formlen står den positive ion først, og ladningerne udelades. Navnet er den positive ions navn fulgt af den negative ions navn.
• En sammensat ion regnes som én ion i formlen og i navnet. Er der flere af den i formlen, sættes den i parentes.

Prøv selv: Saltbyggeren: sæt ioner sammen til salte.

Prøv selv: Ion-Tetris: få ladningerne til at gå lige op.

Se alle opgaver til emnet “Ionforbindelser” (2.3)

I laboratoriet: Øvelse 2.3: Salt i varmt og koldt vand