Größenveränderung von Atomen zu Ionen?
Kann mir jemand die Größenveränderung von Atomen zu Ionen Erklären, und welchen Einfluss dabei die Ladung der Ionen hat?
danke schonmal :))
lg Marliii
2 Antworten
Moin,
betrachten wir zuerst einmal die Atome:
Jedes Atom hat eine gewisse Größe. Diese Größe hängt einerseits davon ab, wie viele Elektronen in wie vielen Hüllschichten untergebracht werden können bzw. müssen, aber andererseits auch davon, wie viele Protonen im Atomkern vorhanden sind.
Es erscheint zunächst einmal logisch, dass die Atome immer größer werden, je mehr Elektronen in der Hülle vorkommen, nicht wahr? Zumal hinzukommt, dass Elektronen negativ geladene Teilchen sind, die sich gegenseitig voneinander abstoßen, weil das gleiche Ladungen so an sich haben. Wenn also viele Elektronen in der Hülle sind, brauchen sie Platz, so dass es logisch wäre, wenn Atome immer größer würden, je mehr Elektronen in der Hülle vorkommen.
Aber Vorsicht! Bei genauerer Betrachtung ist das nicht ganz so einfach. Da gibt es nämlich noch die positiv geladenen Protonen im Kern des Atoms. Die ziehen nämlich die negativ geladenen Elektronen in der Hülle an, weil sich entgegengesetzt geladene Teilchen nun einmal gegenseitig anziehen. Und jetzt wird's interessant: Wenn Elektronen in einer gewissen Hüllschicht unterkommen können (die also einen bestimmten Abstand zum Atomkern hat), dann ist es nämlich genau so logisch, dass die darin befindlichen Elektronen umso stärker vom Atomkern angezogen werden, je mehr Protonen im Kern vorhanden sind, nicht wahr?
Und genau das ist der Grund, warum zum Beispiel das Wasserstoffatom größer ist als ein Heliumatom. Das Wasserstoffatom hat eine Hüllschicht um den Kern. Im Kern ist ein Proton enthalten. In der Hülle ist auch nur ein Elektron enthalten. Die ziehen sich gegenseitig an, so dass die eine Hüllschicht eine bestimmte Größe hat. Soweit, so gut. Doch die einzelne Hüllschicht ist so groß, dass noch ein zweites Elektron hineinpassen würde. Und genau das ist beim Heliumatom der Fall. Hier sind zwei Elektronen in der gleichen Hüllschicht. Aber außerdem ist im Atomkern auch ein zweites Proton vorhanden. Hier werden also die beiden Elektronen in der einen Hüllschicht von zwei Protonen (und damit quasi doppelt so stark) angezogen. Deshalb wird die eine Hüllschicht im Durchmesser kleiner, weil zwar Platz genug ist, um beide Elektronen aufzunehmen, diese aber gleichzeitig stärker vom Kern angezogen werden.
Insgesamt lässt sich deshalb zusammenfassen, dass im Periodensystem der Elemente (PSE) die Atome innerhalb einer Gruppe (Spalten) von oben nach unten immer größer werden, weil immer mehr Elektronen in immer mehr Hüllschichten (Schalen) untergebracht werden.
Innerhalb einer Periode (Zeilen) im PSE werden die Atome von links nach rechts dagegen immer kleiner, weil die Elektronen in der gleichen Hüllschicht (Schale) unterkommen, aber von immer mehr Protonen im Kern angezogen werden.
Wenn du das verstanden hast, können wir uns nun um das Verhältnis Atom zu Ion kümmern.
Wenn ein Atom mit einer gewissen Größe ein Elektron abgibt, so dass ein positiv geladenes Ion (Kation) aus ihm wird, dann werden weniger Elektronen von der nach wie vor unveränderten Anzahl von Protonen angezogen. Das bedeutet, dass Kationen einen kleineren Durchmesser haben als die Atome, aus denen sie hervorgegangen sind. Und das umso mehr, je höher die Ladung des Kations ist. Das gilt auch für zwei verschiedene Kationen, sofern sich die betroffenen Elemente in der gleichen Periode befinden. Mg^2+ ist also kleiner als Na^+...
Wenn ein Atom dagegen ein Elektron aufnimmt und dadurch zu einem negativ geladenen Ion (Anion) wird, dann wird es größer sein, als das dazugehörende Atom, weil nun mehr Elektronen in der Hülle vorhanden sind, die sich einerseits voneinander abstoßen (und Platz brauchen), aber vor allem andererseits von verhältnismäßig weniger Protonen im Kern angezogen werden. Hier gilt, dass ein Anion umso größer wird, je negativer es geladen ist. Auch bei verschiedenen Anionen (vorausgesetzt, die miteinander verglichenen Anionen stammen beide aus der gleichen Periode). Deshalb ist O^2– ein größeres Anion als F^–.
Alles klar?
LG von der Waterkant
Ein großes Dankeschön für diese Ausführliche Erklärung, konnte es sehr gut verstehen.
vielen lieben Dank und liebe Grüße Marlene:))
Kationen (positiv geladen) sind kleiner, Anionen (negativ geladen) größer als das neutrale Atom. Man kann sich das so vorstellen, dass zusätzliche Elektronen in der Hülle mehr Platz und fehlende Elektronen weniger Platz brauchen.