Wie bestimmmt man die Ladung von Ionen bzw. Die Verhältnisformel von Ionenverbindungen?
Also als Beispiel ein Lithiumion oder Lithiumfluorid kann mir jemand das erklären
2 Antworten
Moin,
die Atome von Edelgasen (Helium, He, Neon, Ne, Argon, Ar...) reagieren im Grunde nicht mit anderen Elementen, weil ihre Elektronenhüllen perfekt sind.
Da jede chemische Reaktion eine Veränderung in der Elektronenhülle ergibt, würde das für Edelgasatome zu einer Verschlechterung führen.
Umgekehrt reagieren die Atome der anderen Elemente deshalb so munter miteinander, weil sie die perfekten Elektronenhüllen von Edelgasatomen anstreben, also durch die chemische Reaktion erreichen wollen.
Nun schaust du dir bei deinem Beispiel die Hauptgruppennummer an, in der dein Element zu finden ist.
Bei Lithium ist das Hauptgruppe I, bei Fluor Hauptgruppe VII.
Die Hauptgruppennummer verrät dir, wie viele Elektronen sich im äußeren Hauptenergieniveau (in der Außenschale) befinden.
Hauptgruppe I: 1 Außenelektron. Hauptgruppe VII: 7 Außenelektronen...
Und dann schaust du dir an, welches Edelgasatom im Periodensystem der Elemente (PSE) am nächsten liegt. Beim Lithium ist das Helium (es befindet sich im PSE direkt davor). Beim Fluor ist das das Neon (es befindet sich im PSE direkt einen Platz hinter Fluor).
Jetzt schaust du, wie viele Elektronen die Edelgase haben und wie deine gesuchten Elemente diese Edelgaskonfiguration erreichen können.
Im Falle des Lithiums heißt das:
Lithium befindet sich auf Platz 3. Das heißt, seine Atome haben drei Protonen im Kern. Das bedeutet auch, dass seine Atome auch drei Elektronen in der Hülle haben.
Das nächstgelegene Edelgas Helium hat nur zwei Elektronen in seiner Atomhülle.
Um also auf die gleiche Anzahl zu kommen, muss ein Lithiumatom ein Elektron aus seiner Hülle loswerden. Darum geben Lithiumatome in chemischen Reaktionen gerne ein Elektron (nämlich das einzelne Außenelektron) aus ihrer Hülle ab.
Wenn Lithiumatome aber ein Elektron an einen Reaktionspartner abgeben, dann haben sie zwar nur noch zwei Elektronen in ihrer Hülle (wie das Edelgasatom Helium es von Natur aus hat), aber im Kern sind ja nach wie vor drei Protonen. Und weil es nun also drei Plusladungen (Protonen) im Kern dieses Teilchens, aber nur noch zwei Minusladungen (Elektronen) in der Hülle gibt, ist das entstehende Teilchen nach der Elektronenabgabe einfach positiv geladen. Es entsteht also ein einfach positiv geladenes Lithiumion, ein Lithiumkation.
Bei Fluor ist es dagegen so: Fluor steht auf Platz 9 im PSE. Das bedeutet, dass Fluoratome im Kern neun Protonen haben. In der Hülle haben Fluoratome daher auch neun Elektronen.
Das nächstgelegene Edelgas (Neon) hat insgesamt zehn Elektronen in seinen Atomhüllen.
Deshalb nehmen Fluoratome bei chemischen Reaktionen gerne ein Elektron auf, damit sie auch auf zehn Elektronen in ihrer Hülle kommen (wie es Neonatome von Natur aus haben).
Aber wenn ein Fluoratom ein Elektron aufnimmt, dann hat es in seinem Kern nach wie vor nur neun Protonen (Plusladungen), aber in der Hülle nach der Aufnahme nun zehn Elektronen (Minusladungen). Dadurch wird aus dem Fluoratom ein einfach negativ geladenes Fluoridion, ein Fluoridanion.
Und so kannst du dir bei sehr vielen Elementen herleiten, wie sich deren Atome in chemischen Reaktionen verhalten werden.
Die Metallatome der 1. Hauptgruppe geben ein Elektron ab und werden zu einfach positiv geladenen Metallkationen.
Die Metallatome der 2. Hauptgruppe geben zwei Elektronen ab und werden zu zweifach positiv geladenen Metallkationen.
Die Metallatome der 3. Hauptgruppe geben drei Elektronen ab und werden zu dreifach positiv geladenen Metallkationen.
Die Nichtmetallatome der 5. Hauptgruppe nehmen drei Elektronen auf und werden zu dreifach negativ geladenen Nichtmetallanionen.
Die Nichtmetallatome der 6. Hauptgruppe nehmen zwei Elektronen auf und werden zu zweifach negativ geladenen Nichtmetallanionen.
Und die Nichtmetallatome der 7. Hauptgruppe nehmen ein Elektron auf und werden zu einfach negativ geladenen Nichtmetallanionen.
Bei den Metallen der Nebengruppen ist das leider etwas komplizierter. Hier rate ich dir, die wichtigsten Ionen einfach auswendig zu lernen (das hört sich schlimmer an als es ist). Zu den wichtigsten Nebengruppenelementen gehören
Eisen: Fe2+ oder Fe3+
Nickel: Ni2+
Kupfer: Cu+ oder Cu2+
Zink: Zn2+
Silber: Ag+
Platin: Pt2+ oder Pt4+
Gold: Au3+
Quecksilber: Hg+ oder Hg2+
Du siehst, die Liste ist gar nicht so lang... Später, wenn du mal mehr Ahnung vom Feinbau der Atome hast, wirst du vielleicht auch verstehen, wie es zu diesen Ionenbildungen kommt.
Bei den metallischen Elementen der 4. Hauptgruppe solltest du folgende Ionen lernen:
Zinn: Sn2+ oder Sn4+
Blei: Pb2+ oder Pb4+
Ansonsten bilden die Nichtmetallatome der 4. Hauptgruppe bevorzugt Atombindungen (keine Ionenbindungen) aus.
Gleiches gilt auch für das nichtmetallische Element Wasserstoff (H) aus der 1. Hauptgruppe.
LG von der Waterkant
Die Elemente der 1. Hauptgruppe werden zu einfach positiv geladenen Ionen und die der 7. Hauptgruppe zu einfach negativ geladenen Ionen.
Die Frage nach der Verhältnisformel ist wie folgt zu beantworten:
Wenn Elemente der 1. (hier: A) und 7. Hauptgruppe (hier: B) zu Ionenverbindungen werden, dann kann die Formel nur AB und nicht z.B. AB2 heißen.
Begründung: Die Verbindung, die hier sich bildet, muss elektrisch neutral sein. Bei AB2 ist A einfach positiv geladen, B kommt aber zweimal vor und hat insgesamt zwei negative Laungen. AB2 ist also nicht elektrisch neutral und damit eine falsche Formel.