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Natriumchlorid: Aufbau, Eigenschaften, Verwendung
Natriumchlorid ist der chemische Name für Kochsalz. Es besteht aus positiv geladenen Natrium-Ionen und negativ geladenen Chlorid-Ionen. Die Verhältnisformel lautet NaCl: Im Ionengitter kommen beide Ionensorten im Zahlenverhältnis 1 : 1 vor.
Auf dieser Seite untersuchst du den Aufbau des Salzes, leitest Eigenschaften aus dem Ionengitter ab und bestimmst einfache Verhältnisformeln.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Was ist Natriumchlorid?
Natriumchlorid ist ein fester, kristalliner Stoff mit der chemischen Formel NaCl. Reine Kristalle sind farblos und durchsichtig; eine größere Menge fein verteilter Kristalle erscheint weiß.
Salz
Ein Salz ist eine Verbindung aus positiv geladenen Kationen und negativ geladenen Anionen. Die Ionen sind in einem regelmäßigen, dreidimensionalen Gitter angeordnet.
Natriumchlorid enthält zwei Ionensorten:
- das Natrium-Ion Na⁺ als Kation;
- das Chlorid-Ion Cl⁻ als Anion.
Chlorid bezeichnet nur das negativ geladene Ion Cl⁻. Es ist nicht dasselbe wie das gesamte Salz Natriumchlorid.
Die Formel NaCl beschreibt keine einzelnen NaCl-Moleküle. Sie gibt das kleinste Zahlenverhältnis der Ionen im Gitter an. Weil sich die Ladungen +1 und −1 ausgleichen, ist das Verhältnis 1 : 1.
Ein Ion ist ein geladenes Teilchen. Ein Ionengitter besteht aus sehr vielen regelmäßig angeordneten Ionen.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Natriumchlorid ist ein . Sein positives Ion heißt , sein negatives Ion . In der Formel NaCl stehen die Ionensorten im Verhältnis .
Wie entstehen Natrium- und Chlorid-Ionen?
Ein neutrales Natriumatom besitzt ein Außenelektron, das es bei der Reaktion mit Chlor abgibt. Danach hat es ein Elektron weniger als Protonen und ist einfach positiv geladen:
Natriumatom → Natrium-Ion Na⁺ + abgegebenes Elektron
Ein neutrales Chloratom besitzt sieben Außenelektronen. Es nimmt das abgegebene Elektron auf. Danach hat es ein Elektron mehr als Protonen und ist einfach negativ geladen:
Chloratom + aufgenommenes Elektron → Chlorid-Ion Cl⁻
Das Elektron verschwindet also nicht: Natrium gibt es ab, Chlor nimmt es auf.
Ionenbindung
Die elektrische Anziehung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen heißt Ionenbindung. Sie hält die Ionen im Ionengitter zusammen.
Im Labor können Natrium und Chlor zu Natriumchlorid reagieren. Dabei entstehen ein weißer, kristalliner Feststoff sowie Licht und Wärme. Die Gesamtreaktion ist exotherm, sie gibt also Energie an die Umgebung ab.
Elementares Natrium reagiert heftig mit Wasser, und elementares Chlor ist giftig. Die Reaktion ist deshalb kein Versuch zum selbstständigen Durchführen. Außerdem zeigt sie einen wichtigen chemischen Grundsatz: Eine Verbindung besitzt andere Eigenschaften als die Elemente, aus denen sie entsteht.
Ein Natriumatom gibt ein Elektron ab. Ein Chloratom nimmt genau dieses Elektron auf.
- Aus Natrium entsteht Na⁺.
- Aus Chlor entsteht Cl⁻.
- Na⁺ und Cl⁻ ziehen sich an.
- Viele dieser Ionen ordnen sich zu einem Ionengitter.
So führt die Elektronenübertragung von neutralen Atomen zu einem festen Salz.
Wie erklärt das Ionengitter die Eigenschaften?
Im festen Natriumchlorid sind die Ionen regelmäßig angeordnet. Jedes Natrium-Ion ist von sechs Chlorid-Ionen umgeben. Umgekehrt hat jedes Chlorid-Ion sechs Natrium-Ionen als nächste Nachbarn. Diese Anordnung wird Natriumchlorid-Struktur genannt.
Der Aufbau als Ionengitter erklärt mehrere Stoffeigenschaften. Für das Lösen in Wasser ist zusätzlich die Anziehung zwischen den Wassermolekülen und den Ionen entscheidend:
- Natriumchlorid bildet feste, würfelförmige Kristalle.
- Es schmilzt erst bei 801 °C.
- Es ist gut in Wasser löslich.
Beim Lösen lagern sich Wassermoleküle um die Ionen. Na⁺ und Cl⁻ verlassen das Gitter und verteilen sich in der Flüssigkeit. Es entsteht eine Kochsalzlösung.
Festes Natriumchlorid leitet elektrischen Strom nicht: Seine Ionen sitzen an festen Gitterplätzen. In einer wässrigen Lösung können sich die gelösten Ionen dagegen bewegen und elektrische Ladung transportieren.
Zwei Proben werden an einen Stromkreis angeschlossen:
- Probe A: ein trockener Natriumchloridkristall;
- Probe B: Natriumchlorid, das in Wasser gelöst wurde.
Bei Probe A sind die geladenen Teilchen im Gitter gebunden. Bei Probe B sind Na⁺ und Cl⁻ in der Flüssigkeit beweglich. Deshalb leitet nur Probe B unter diesen Bedingungen elektrischen Strom.
Für elektrische Leitfähigkeit reichen geladene Teilchen allein nicht aus: Sie müssen sich auch bewegen können.
Wie bestimmst du die Verhältnisformel?
Ein Salz ist insgesamt elektrisch neutral. Deshalb muss die Summe aller positiven und negativen Ladungen null ergeben. Daraus leitest du das kleinste ganzzahlige Verhältnis der Ionen ab.
Beispiel NaCl
Na⁺ trägt die Ladung +1, Cl⁻ die Ladung −1:
(+1) + (−1) = 0
Du brauchst ein Natrium-Ion und ein Chlorid-Ion. Die Verhältnisformel ist NaCl.
Beispiel MgCl₂
Ein Magnesium-Ion Mg²⁺ trägt die Ladung +2. Ein Chlorid-Ion Cl⁻ gleicht nur eine negative Ladungseinheit aus. Deshalb werden zwei Chlorid-Ionen benötigt:
(+2) + 2 · (−1) = 0
Das kleinste Verhältnis lautet 1 : 2. Die Verhältnisformel ist MgCl₂.
Bestimme zuerst die Ionenladungen. Wähle dann das kleinste Zahlenverhältnis, bei dem sich positive und negative Ladungen vollständig ausgleichen.
Wo kommt Natriumchlorid vor und wozu dient es?
Natriumchlorid kommt gelöst im Meerwasser und als festes Steinsalz in unterirdischen Lagerstätten vor. Es wird auf mehreren Wegen gewonnen:
- Steinsalz wird in Bergwerken abgebaut.
- Salzhaltiges Wasser, die Sole, wird eingedampft.
- Meerwasser verdunstet in Salzgärten, bis Salz zurückbleibt.
Seine Eigenschaften erklären viele Anwendungen:
- Speisesalz: Natriumchlorid dient zum Würzen und ist ein lebensnotwendiger Mineralstoff. Natrium-Ionen sind unter anderem an der Nervenleitung und Muskelerregung beteiligt; Chlorid-Ionen werden für die Bildung der Magensäure benötigt. Eine zu große Salzmenge ist dennoch nicht gesund.
- Konservierung: Salz verringert die Wasserverfügbarkeit in Lebensmitteln. Dadurch verschlechtern sich die Lebensbedingungen vieler Mikroorganismen.
- Winterdienst: Gelöstes Natriumchlorid senkt den Gefrier- beziehungsweise Schmelzpunkt von Wasser und kann daher als Streusalz eingesetzt werden.
- Industrie: Natriumchlorid ist ein Rohstoff für Stoffe wie Chlor, Natriumhydroxid und Natriumcarbonat.
- Medizin: Eine wässrige Natriumchloridlösung mit 0,9 % wird unter medizinischer Verantwortung unter anderem nach starkem Blutverlust verwendet, weil sie zum Blutplasma isotonisch ist.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Natriumchlorid
- Aufbau: Na⁺ und Cl⁻ im Verhältnis 1 : 1
- Entstehung: Elektronenübertragung und Ionenbindung
- Struktur: regelmäßiges dreidimensionales Ionengitter
- Eigenschaften: kristallin, hoher Schmelzpunkt, wasserlöslich
- Leitfähigkeit: Lösung leitend, fester Kristall nicht leitend
- Vorkommen: Meerwasser, Sole und Steinsalzlager
- Anwendungen: Ernährung, Konservierung, Winterdienst und Industrie
- Verhältnisformel: Ladungssumme muss null sein