Ionen und Ionenbildung

Atome können in ihre äußere Schale höchstens 8 Elektronen aufnehmen (Oktettregel) und streben eine gefüllte äußere Schale an (Edelgaszustand).

Findet nun eine chemische Reaktion zwischen Atomen statt, so kann der Edelgaszustand durch Aufnahme von Elektronen oder durch Abgabe der Elektronen der äußeren Schale erreicht werden.

Werden Elektronen aufgenommen, so wird die äußere Schale auf 8 Elektronen aufgefüllt; werden Elektronen abgegeben, so wird die äußere Schale geleert (existiert also nicht mehr) und die darunterliegende, gefüllte, Schale wird die äußere Schale.

Durch Abgabe oder Aufnahme von Elektronen sind dann weniger oder mehr Elektronen als Protonen vorhanden, das Atom ist dann also geladen. Diese geladenen Teilchen nennt man Ionen.

Nach der Abgabe von Elektronen sind mehr Protonen als Elektronen vorhanden, es überwiegt also die positive Ladung, damit ist also auch das Ion positiv geladen (Atom → Kation + Elektron(en)).¹⁾

Nach der Aufnahme von Elektronen sind mehr Elektronen als Protonen vorhanden, es überwiegt also die negative Ladung, damit ist also auch das Ion negativ geladen (Atom + Elektron(en) → Anion).

Ob Atome Elektronen aufnehmen oder abgeben hängt von der Position im Periodensystem, also von der Anzahl der Elektronen in der äußeren Schale ab. Da die Übertragung eines Elektrons Energie benötigt, werden bei einer Reaktion immer sowenig Elektronen wie möglich übertragen. Wenn ein Atom also 5 Außenelektronen hat, wird es noch 3 Elektronen aufnehmen (und nicht 5 Elektronen abgeben), wenn ein Atom nur 2 Außenelektronen hat, wird es die abgeben (und nicht 6 Elektronen aufnehmen).

Damit kann man sich überlegen, dass alle Atome der 1.-3. Hauptgruppe²⁾ ihre Außenelektronen abgeben und alle Atome der 5.-7. Hauptgruppe ihre Elektronen aufnehmen.

Die Atome der 8. Hauptgruppe (Edelgase) haben schon eine gefüllte Außenschale, geben also keine Elektronen ab und nehmen auch keine auf - daher sind diese Elemente unreaktiv.

Die Atome der 4. Hauptgruppe könnten 4 Elektronen aufnehmen oder 4 Elektronen abgeben, beides wäre gleich aufwändig - hier gilt, dass diese Elemente zwar reaktiv sind, aber keine Ionen bilden.³⁾

Die Kombination aus Kation und Anion ist dann eine Ionenverbindung - diese nennt man auch Salze.

Übersicht

Elektronenabgabe ⇒ positive Ladung ⇔ Kation

(1.-3. Hauptgruppe)

M → Mⁿ⁺ + n e^- ~~nsp~~ Elektronenaufnahme ⇒ negative Ladung ⇔ Anion

Name: Atomname + ion (z.B. Natriumion)

(5.-7. Hauptgruppe)

X + n e^- → X^n-

Name: Atomname + id (z.B. Chlorid)

Ausnahmen in der Namensgebung: Das positive Wasserstoffion heißt Proton, das negative Hydrid,

die Anionen von Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff und Schwefel werden von den den griechischen Namen abgeleitet: Nitrid, Phosphid, Oxid, Sulfid.

Ionenbildung der Elemente - Übersicht

1. HG	2. HG	3. HG	4. HG	5. HG	6. HG	7. HG	8.HG
H→H⁺+e^-							He k.R.
Li→Li⁺+e^-	Be→Be²⁺+2e^-	B→B³⁺+3e^-	C k.I.	N+3e^-→N^3-	O+2e^-→O^2-	F+e^-→F^-	Ne k.R.
Na→Na⁺+e^-	Mg→Mg²⁺+2e^-	Al→Al³⁺+3e^-	Si k.I.	P+3e^-→P^3-	S+2e^-→S^2-	Cl+e^-→Cl^-	Ar k.R.
K→K⁺+e^-	Ca→Ca²⁺+2e^-	Ga→Ga³⁺+3e^-	Ge k.I.	As+3e^-→As^3-	Se+2e^-→Se^2-	Br+e^-→Br^-	Kr k.R.
Rb→Rb⁺+e^-	Sr→Sr²⁺+2e^-	In→In³⁺+3e^-	Sn k.I.	Sb+3e^-→Sb^3-	Te+2e^-→Te^2-	I+e^-→I^-	Xe k.R.

k.I. = keine Ionen k.R. = keine Reaktion

¹⁾

Merkhilfe: Cat-Ions are pussy-tif

²⁾

und der Nebengruppen

³⁾

Ausnahmen bestätigen, wie immer, die Regel, wie wir vielleicht später noch sehen werden.