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# Gitterenergie Wenn sich Ionen zu einem Kristall zusammenfügen, wird dabei Energie freigesetzt. Nehmen wir wieder das Beispiel Kochsalz: Wird Chlorgas über geschmolzenes Natrium geleitet, so verbinden sie sich durch die Elektronenübertragung in einer exothermen Reaktion unter Bildung von Na⁺-Katio...

# Gitterenergie Wenn sich Ionen zu einem Kristall zusammenfügen, wird dabei Energie freigesetzt. Nehmen wir wieder das Beispiel Kochsalz: Wird Chlorgas über geschmolzenes Natrium geleitet, so verbinden sie sich durch die Elektronenübertragung in einer exothermen Reaktion unter Bildung von Na⁺-Kationen und Cl⁻-Anionen miteinander: Na + Cl₂ → NaCl ΔΗ = -411 Die Gitterenthalpie (ΔH) ist mit ΔH = -788 kJ/mol sogar noch größer als die tatsächlich messbar freiwerdende Reaktionsenergie (ΔH), weil die Gitterenthalpie die Zusammenlagerung von theoretisch gasförmigen Na⁺-Ionen und Cl⁻-Anionen zum Kristallgitter betrachtet, während die Reaktion im elementaren Grundzustand von noch ungeladenem, festem Natrium und ungeladenem gasförmigen Chlor ausgeht. Beide zerfallen zunächst energieintensiv in gasförmige Einzelatome und Natrium wird ionisiert. Ein Teil der Gitterenergie wird genau für diesen Vorgang aufgewendet und macht sich daher nicht im messbaren Energieumsatz der Reaktion bemerkbar. Die Gitterenthalpie lässt sich mithilfe des Born-Haber-Zyklus in Teilschritten berechnen und ist ein Maß für die Stärke der Bindung zwischen den Ionen. Sie ist umso größer, je höher die Ladungen der beteiligten Teilchen und je kleiner diese sind. So ist die Gitterenergie sowohl in Magnesiumoxid (Mg²⁺ und O²⁻) als auch in Lithiumfluorid (Li⁺ und F⁻) größer als beim Kochsalz (Na⁺ und Cl⁻). Salze sind in der Regel fest, da sie durch ihre Gitterenergie hohe Schmelzpunkte haben. Feste Salze leiten keinen elektrischen Strom, da die Ionen nicht frei durch das Gitter wandern können. Wird jedoch Energie in Form von Wärme zugefügt, so lassen sich die elektrostatischen Kräfte überwinden, so dass die Ionen sich frei zu bewegen beginnen und das Salz schmilzt. Dabei verschwindet die Gitterstruktur. Auch kann ein polares Lösungsmittel wie Wasser, also mit partiell positiver Ladung bei den Wasserstoffatomen und partiell negativer Ladung beim Sauerstoffatom, die Ionen aus dem Gitter-Kristallverband entgegen der hohen elektrostatischen Anziehungskräfte herauslösen, die zwischen Na⁺-Kationen und Cl⁻-Anionen bestehen (siehe untenstehende Abbildung). Denn die Anionen und Kationen werden hydriert, das heißt von Wassermolekülen umgeben, wobei die sogenannte Hydratationsenergie frei wird und somit die Gitterenergie überwunden werden kann. Bei beispielsweise Benzin oder anderen unpolaren organischen Lösungsmitteln kann in Ermangelung effektiver partieller Ladungen keine Umlagerung durch Lösungsmittelmoleküle stattfinden, somit keine Energie freiwerden und Salz folglich nicht gelöst werden. Im geschmolzenen oder in Wasser gelöstem Zustand können Ionen als Ladungsträger elektrischen Strom leiten. Ein solcher Ionenleiter wird als Elektrolyt bezeichnet. # | | | | | ----- | ----- | ----- | | [Bild 1 - Na⁺ und Cl⁻ Ionen im Kristallgitter] | [Bild 2 - Na⁺ Ion umgeben von Wassermolekülen] | [Bild 3 - Kl⁻ Ion umgeben von Wassermolekülen] |