Ionen

Ein Ion ist ein Atom oder ein Molekül, welches positiv oder negativ geladen ist. Das ist möglich, indem das Teilchen ein zusätzliches Elektron aufnimmt oder ein Elektron abgibt.


Bildung von Ionen

Atome sind dazu bestrebt, acht Außenelektronen (Valenzelektronen) zu besitzen. Dieses Bestreben wird auch als Oktettregel (okta = acht) oder Acht-Elektronen-Regel bezeichnet.

Jedoch besitzen nur die Edelgase acht Außenelektronen. Alle anderen Elemente können durch die Aufnahme von Elektronen oder die Abgabe von Außenelektronen die Oktettregel erfüllen.

Kationen

Unter einem Kation verstehst du ein positiv geladenes Atom oder Molekül. Das bedeutet, dass in dem Teilchen mehr positiv geladene Protonen als negativ geladene Elektronen vorhanden sind.

Bildung eines Kations

Damit dieser Zustand entsteht, gibt das Teilchen ein Außenelektron ab. Die Abgabe mehrerer Elektronen ist ebenso möglich.
Für die Abspaltung eines Elektrons ist Energie nötig. Diese wird auch als Ionisierungsenergie (IE) bezeichnet.

TODO

Das allgemeine Reaktionsschema für die Bildung eines Kations sieht so aus:

\text{Atom + Energie} \xrightarrow{} \text{Kation} + \text{Elektron}Atom + EnergieKation+Elektron\text{Atom + Energie} \xrightarrow{} \text{Kation} + \text{Elektron}

Damit die Elemente der ersten Hauptgruppe die Oktettregel erfüllen, muss das Atom ein Elektron abgeben. Die Elemente der zweiten Hauptgruppe können zwei Elektronen abgeben, und so weiter.

Auf natürliche Weise können Atome nur ihre Außenelektronen abgeben. Außerdem können auch nur die Elemente der Hauptgruppen 1 bis 4 Kationen bilden. Die Elemente der anderen Hauptgruppen bilden Anionen.

Symbolschreibweise von Kationen

Um zu kennzeichnen, dass ein Atom positiv geladen ist, wird das Elementsymbol mit einem hochgestellten + versehen: \text{E} {^+}E+\text{E} {^+}

Vor das + schreibst du nun die Anzahl der abgegebenen Elektronen: \text{E} ^{x+}Ex+\text{E} ^{x+}

Die Symbolschreibweise für die Bildung eines Kations sieht nun so aus:

\text{E + Energie} \xrightarrow{} \text{E} ^{x+} + \text{x e} {^-}E + EnergieEx++x e\text{E + Energie} \xrightarrow{} \text{E} ^{x+} + \text{x e} {^-}

Anionen

Ein Anion ist ein negativ geladenes Atom oder Molekül. Solche Teilchen besitzen mehr negativ geladene Elektronen als positiv geladene Protonen.

Bildung eines Anions

Damit ein Anion entsteht, muss ein Atom ein oder mehrere Elektronen aufnehmen.
Bei der Aufnahme des Elektrons wird meist Energie frei. Die abgegebene Energie wird auch als Elektronenaffinität (EA) bezeichnet.

TODO

Das allgemeine Reaktionsschema für die Anionenbildung sieht so aus:

\text {Atom + Elektron} \xrightarrow{} \text{Anion + Energie}Atom + ElektronAnion + Energie\text {Atom + Elektron} \xrightarrow{} \text{Anion + Energie}

Damit die Oktettregel erfüllt wird, muss ein Element der siebten Hauptgruppe ein Elektron aufnehmen. Ein Element der sechsten Hauptgruppe kann zwei Elektronen aufnehmen, und so weiter.

Auf natürliche Weise können nur Elemente der Hauptgruppen 5 bis 7 Anionen bilden.

Symbolschreibweise von Anionen

Ein negativ geladenes Atom oder Molekül wird mit einem hochgestellten - gekennzeichnet. Vor dieses Minus wird nun noch die Anzahl der aufgenommenen Elektronen geschrieben.

Die Symbolschreibweise für die Bildung eines Anions schaut nun so aus:

\text{E + x e}{^-} \xrightarrow{} \text{E} ^{x-} \text{+ Energie} E + x eEx+ Energie\text{E + x e}{^-} \xrightarrow{} \text{E} ^{x-} \text{+ Energie}

Bedeutung von Ionen

Verschiedene Ionen können miteinander Salze bilden. Dafür verbinden sich Kationen und Anionen miteinander.

Außerdem sind Ionen in Batterien und Akkus enthalten.

Im Körper sind sie wichtige Signalmoleküle.


Beispiele für die Ionenbildung

Kationen

Kationen sind meist positiv geladene Metallatome.

Natrium steht in der ersten Hauptgruppe. Deshalb kann es nur ein Elektron abgeben. Die Bildung eines Natriumkations sieht so aus:

\text{Na} \xrightarrow{} \text{Na} {^+} + \text{e}{^-}NaNa++e\text{Na} \xrightarrow{} \text{Na} {^+} + \text{e}{^-}

Aluminium dagegen kann sogar drei Elektronen abgeben:

\text{Al} \xrightarrow{} \text{Al} ^{3+} + \text{3 e}{^-}AlAl3++3 e\text{Al} \xrightarrow{} \text{Al} ^{3+} + \text{3 e}{^-}

Anionen

Anionen bilden sich meist aus Nichtmetallen.

Vor allem Halogene bilden Anionen, die in wichtigen Salzen enthalten sind.

Chlorionen bilden sich beispielsweise so:

\text{Cl} _{2} + \text{2 e} {^-} \xrightarrow{} \text{2 Cl} {^-}Cl2+2 e2 Cl\text{Cl} _{2} + \text{2 e} {^-} \xrightarrow{} \text{2 Cl} {^-}
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Grundlagen zur Ionenbindung

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Grundlagen zur Ionenbindung

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