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„Rund um Ionen“

Ionen sind geladene Teilchen und entstehen aus den Atomen der jeweiligen Elemente durch Elektronenabgabe bzw. Elektronenaufnahme. Metall-Atome bilden durch Elektronenabgabe immer positiv geladene Kationen . Nichtmetall-Atome werden durch Elektronenaufnahme zu negativ geladenen Anionen . Für die Bezeichnung des Anions wird in der Regel an den Namen des Elements die Endung „- id “ angehängt (z.B. Chlor id) .

Einige Faustregeln:

1. Metalle finden sich im Periodensystem (PSE) auf der linken Seite, nämlich in den Hauptgruppen 1, 2 und 3, Nichtmetalle auf der rechten Seite, nämlich in den Hauptgruppen 4, 5, 6 und 7.

• Elemente der 1. Hauptgruppe (wie z. B. Natrium) bilden einfach positiv geladene Kationen.
  Schreibweise : Na+, Na+-Ionen, Natrium-Ionen oder Natriumionen
  NICHT aber Na oder Natrium (dies würde bedeuten: es handelt sich um ein Natrium-Atom oder um ein Stück elementares Natrium, also ein Stück Metall!)

• Elemente der 2. Hauptgruppe (wie z. B. Calcium) bilden zweifach positiv geladene Kationen, Elemente der 3. Hauptgruppe (wie z.B. Aluminium) bilden dreifach positiv geladene Kationen
  Schreibweise : Ca2+, Ca2+-Ionen, Calcium-Ionen oder Calciumionen, bzw. Al3+, Al3+-Ionen, …

• Elemente der 7. Hauptgruppe (wie z. B. Chlor) bilden einfach negativ geladene Anionen,
  Elemente der 6. Hauptgruppe (wie z. B. Sauerstoff) zweifach negativ geladene Anionen,
  Elemente der 5. Hauptgruppe dreifach negativ geladene Anionen.
  Schreibweise : Cl-, Cl--Ionen, Chlorid-Ionen oder Chloridionen, O2-, O2--Ionen, Oxid-Ionen oder Oxidionen, …

2. Molekülionen sind aus mehreren Nichtmetallatomen zusammengesetzte geladene Teilchen (wie z. B. geladene organische Verbindungen oder das Nitrat-Ion NO3-).

3. Salze sind Ionenverbindungen und bestehen aus Kationen und Anionen, die in regelmäßiger Anordnung die Plätze in einem Ionengitter besetzen und so einen Salzkristall bilden.

Lösungsvorgang : Beim Lösen des Salzkristalls verlassen die Ionen ihre Plätze, werden von einer Wasserhülle umgeben (Hydrathülle) und sind nun in der Flüssigkeit frei beweglich.

4. Kräfte zwischen Ionen : Gleichgeladene Ionen stoßen sich ab, also z. B. das positiv geladene Na+ und das ebenfalls positiv geladene K+. Entgegengesetzt geladene Ionen ziehen sich an, also z. B. das positiv geladene Na+ und das negativ geladene Cl-.

5. Ionenbewegung : Die Energie für die Bewegung der (gelösten) Ionen kommt z. B. aus der Umgebungstemperatur. Je wärmer es ist, desto schneller bewegen sie sich. Außerdem können sie von gleich geladenen Teilchen abgestoßen und von entgegengesetzt geladenen Teilchen angezogen werden. Auch Diffusion aufgrund eines Konzentrationsgradienten kann Ursache für Ionenbewegung sein.

6. Stromfluss : Zwischen zwei Salzlösungen kann eine Spannung gemessen werden, wenn eine Potentialdifferenz besteht. Bei einer Potentialdifferenz herrscht eine (in Bezug auf die Ladung! und nicht in Bezug auf die Ionensorte) ungleiche Ionenverteilung zwischen zwei Bereichen.
Befinden sich z. B. im linken Raum viele Kationen und im rechten Raum viele Anionen, so besteht zwischen den beiden Räumen eine Potentialdifferenz. Kommt es aufgrund dieser Ladungstrennung zur Ionenwanderung (also zum Ausgleich der Ungleichverteilung), so wird Stromfluss registriert. Salzlösungen werden als sekundäre Leiter bezeichnet, während Metalle, in denen Elektronen für den Stromfluss verantwortlich sind, primäre Leiter darstellen.

 

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