Was ist ein Ionengitter? | EINFACH ERKLÄRT
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https://www.youtube.com/watch?v=NemLucoRhr4

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 Hallo und herzlich willkommen. Heute schauen wir uns mal eine super spannende Frage an und klären die in wenigen
0:06 Minuten. Was genau ist denn eigentlich so ein Jonengitter? Also, habt ihr euch vielleicht schon mal gefragt, warum
0:13 Salzkristalle, wenn man die mal unter einem Mikroskop anschaut, so, na ja, so unglaublich perfekt und gleichmäßig
0:19 aussehen? Die sehen ja fast aus wie winzige von Menschen gemachte Würfel. Tja, das ist eben kein Zufall. Und genau
0:26 hinter diesem Geheimnis, da steckt das Ionengitter. Okay, dann tauchen wir doch mal ein in
0:32 diese geheime Ordnung, die sich in jedem einzelnen Salzkorn versteckt. Um das Ganze zu verstehen, fangen wir mal mit
0:39 was total simplem. Stellt euch einfach ein ganz normales kariertes Blattpapier vor. Genau. So als aus dem
0:45 Matteunterlicht. Dieses simple Gitter ist unser Startpunkt. So, und jetzt stellen wir uns vor, dass auf jedem
0:52 einzelnen Schnittpunkt von diesen Linien ein winziges Teilchen sitzt, ein Ion. Unser ganzes Blatt ist jetzt also quasi
0:59 vollbesetzt mit Ionen. Das Besondere daran ist aber, dass diese Ionen nicht einfach irgendwie da sitzen. Die folgen
1:06 einer ganz simplen, aber super strengen Regel: Jedes Ion ist entweder positiv oder negativ geladen. Und damit die sich
1:14 nicht alle abstoßen, wechseln die sich immer perfekt ab. Positiv negativ positiv negativ. Ihr könnt euch das wie
1:21 bei Magneten vorstellen, wo sich ja auch gleiche Pole abstoßen. Zwei positive Ionen direkt nebeneinander gibt's nicht.
1:28 Keine Chance. Und jetzt jetzt kommt der entscheidende Schritt. Dieses Muster gibt es ja nicht nur auf einer flachen
1:35 Ebene wie unserem Papier. Man muss sich das Ganze dreidimensional vorstellen. Die Ionen, die stapeln sich in alle
1:41 Richtungen, also nach oben, unten, vorne, hinten und bilden so Schicht für Schicht einen perfekten Würfel. Und
1:48 genau das ist die Struktur von unserem ganz normalen Kochsalz. In der Wissenschaft hat dieses Phänomen auch
1:54 einen Namen und zwar Fernordnung. Klingt vielleicht ein bisschen kompliziert, bedeutet aber eigentlich nur, dass diese
2:01 perfekte abwechselnde Anordnung sich durch den kompletten Kristall zieht. Man könnte an einer Ecke anfangen und wüsste
2:07 ganz genau, wo ein Ion Millionen von Positionen weiter entfernt sitzt. Alles ist total vorhersagbar.
2:13 Aber was hält diese perfekte Struktur eigentlich zusammen? Die Antwort ist eine Art unsichtbarer Superkleber und
2:20 den schauen wir uns jetzt mal genauer an, die sogenannte Gitterenergie. Im Grunde ist es ganz einfach. Die
2:26 positiven und die negativen Ionen sind nicht nur ordentlich nebeneinander. Nee, die ziehen sich auch noch extrem stark
2:32 an. Stellt es euch wirklich vor, wie unzählige, winzige, super starke Magnete, die aneinander pappen und diese
2:39 Anziehungskraft, die hat einen Namen, Gitterenergie. Das ist genau die Menge an Energie, die man aufbringen müsste,
2:46 um gegen diese Kraft anzukämpfen und ein einziges Ion aus seinem festen Platz im Gitter rauszureißen. Man kann das Ganze
2:52 von zwei Seiten betrachten. Entweder man steckt Energie rein, um das Gitter zu zerstören und die Ionen wieder zu
2:59 trennen, oder das ist die andere Seite der Medaille, man schaut sich die Energie an, die frei wird, wenn sich
3:05 frei herumfliegende Ionen zu diesem stabilen Gitter zusammenfinden. Der entscheidende Punkt ist nämlich der
3:11 die Natur will immer den Zustand mit der geringsten Energie erreichen. Für die Ionen ist es also viel, sagen wir mal,
3:18 gemütlicher und stabiler, sich in diesem Gitter aneinander zu kuscheln, als alleine durch die Gegend zu fliegen.
3:24 Deswegen geben sie Energie ab, um diesen stabilen Zustand zu bekommen. Es ist energetisch einfach günstiger für sie.
3:31 Und dieser Superkleber, also diese hohe Gitterenergie, der hat ganz konkrete Auswirkungen, die wir in unserer Welt
3:37 sehen und auch fühlen können. Diese starke Bindung im Inneren verleiht salzen ihre Superkräfte. Erstens, sie
3:45 sind deswegen ziemlich hart. Zweitens, sie brauchen extrem hohe Temperaturen, um überhaupt zu schmelzen. Und drittens
3:52 ist diese innere Ordnung natürlich der Grund für die wunderschönen regelmäßigen Kristallformen, die wir ganz am Anfang
3:58 gesehen haben. Das mit dem Schmelzen ist ein perfektes Beispiel. Um festes Salz flüssig zu machen, muss man die Ionen ja
4:05 aus ihren festen Plätzen rauslösen. Man muss also richtig viel Hitze, also Energie, reinstecken, um diesen
4:12 unglaublich starken Superkleber zu knacken. Und deshalb schmilzt Salz auch erst bei über 800° CSUS.
4:19 Tja, und das bringt uns zu einer letzten echt spannenden Frage. Wir haben jetzt gelernt, wie unglaublich stark diese
4:26 Gitterenergie ist. Aber wenn dieser Superkleber so stark ist, wieso kann dann etwas so alltägliches wie Wasser
4:33 ein Salzkorn einfach komplett auflösen? Hm, darüber lohnt es sich doch mal nachzudenken, oder?