Ionen
Ionen (griechisch: ion = wandernd) sind Atome, Atomgruppen oder Moleküle, welche entweder eine negative oder positive elektrische Elementarladung tragen. Sie entstehen, indem Elektronen von einem Atom oder Molekül abgegeben oder aufgenommen werden. Die Ionenladung und die Anzahl der Elementarladung werden rechts oben oder neben dem Elementsymbol geschrieben: Na+, Fe+, Al3-.
Der Vorgang bei dem Ionen entstehen wird als Ionisierung oder Ionisation bezeichnet. Die Ladung (positiv oder negativ), welche das Atom trägt – wird als Ionenladung bezeichnet. Diese kann positiv (Protonenüberschuss) oder negativ (Elektronenüberschuss) sein. Zur Kennzeichnung der Ionenladung wird diese neben dem Elementsymbol gesetzt. Die Anzahl der überschüssigen Ladungen wird als Zahl daneben geschrieben.
Chemische Verbindungen können auch in eckigen Klammern gesetzt werden und die Ionenladung wird rechts daneben geschrieben. z.B. NH4– oder [NH4]–.
Wie entstehen Ionen
Ionen entstehen immer dann, wenn ein Atom entweder Elektronen abgibt oder Elektronen aufnimmt. Dadurch ändert sich die elektrische Ladung des Atoms.
- positiv geladen: Mehr Protonen im Atomkern als Elektronen in der Atomhülle
- negativ geladen: Mehr Elektronen in der Hülle als Protonen im Kern
Nehmen wir das Beispiel Natrium (Na). Das Element hat die Ordnungszahl 11. Demnach existieren im Natriumatom 11 Protonen und 11 Elektronen.
In der Atomhülle bewegen sich die Elektronen auf sogenannten Schalen. Solche Elektronenschalen sind bestrebt, vollständig besetzt zu sein, damit diese stabil sind. Im Falle des Natriums gibt es folgende Schalenbesetzung:
- K-Schale: 2 Elektronen (voll besetzt)
- L-Schale: 8 Elektronen (voll besetzt)
- M-Schale: 1 Elektron (unvollständig besetzt)
Um stabil zu sein, gibt das Natriumatom sein Außenelektron ab. Dadurch entsteht ein Protonenüberschuss und somit eine positive Ladung. Natrium wird deshalb als Na+ dargestellt.
Welche Arten von Ionen gibt es
Die elektrisch geladenen Ionen wandern durch ein elektrisches Feld. Da sich gegensätzliche Ladungen anziehen, wandern positiv geladene Ionen immer zu negativen Polen (Kathode). Sie werden deshalb auch als Kationen bezeichnet. Negativ geladene Ionen wandern zu positiv geladenen Polen, welche als Anode bezeichnet werden. Deshalb werden positiv geladene Ionen auch als Anionen bezeichnet.