Ion (Video)

Entdecke die faszinierende Welt der Ionen! In diesem Video erfährst du einfach erklärt, was Ionen sind, wie sie entstehen und warum sie so wichtig für die Wissenschaft und unseren Alltag sind.

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Hast du schon mal von Ionen gehört und möchtest nun mehr über sie erfahren? Was sie genau sind und welche Eigenschaften sie haben zeigen wir dir in diesem Video.
Ion einfach erklärt
Einfach gesagt, sind Ionen einzelne Atome oder ganze Moleküle, die eine elektrische Ladung besitzen. Diese Ladung kommt dabei durch ein oder durch mehrere fehlenden Elektronen zustande.
Was ist ein Ion?
Was genau heißt das? Ganz einfach: Normalerweise besitzen Atome dieselbe Anzahl positiv geladener Protonen wie negativ geladener Elektronen. Die Ladungen gleichen sich aus, wodurch die Atome eine Gesamtladung von null besitzen.
Anders ist es, wenn sich die Anzahl von Protonen und Elektronen unterscheidet, denn dann entsteht eine positive oder negative Gesamtladung. Atome oder Moleküle mit einer solchen positiven oder negativen Gesamtladung werden als Ionen bezeichnet.
Wenn ein Elektron aus der Elektronenhülle eines Atoms entfernt wird, wird auch die zugehörige negative Ladung entfernt. Dadurch überwiegen die Ladungen der Protonen und eine positive Gesamtladung kommt zustande. Positiv geladene Ionen werden als Kationen bezeichnet. Ihre Bildung kannst du allgemein so formulieren:
A →A^(n+)+n e^-
Das Atom oder Molekül A reagiert zum n-fach N fach positiven Kation An+ A N plus und gibt dabei n N Elektronen ab.
 
Umgekehrt ist es, wenn ein Elektron aufgenommen wird. Dann überwiegt die Anzahl der Elektronen und die Gesamtladung ist deshalb negativ. Negativ geladene Ionen heißen Anionen.
A +n e^-→A^(n-)
Hier nimmt das Atom oder Molekül A n N Elektronen auf und wird dabei zum n-fach N fach negativ geladenen Anion An- A N minus.
Wie du siehst, werden in der Formelsprache der Chemie Kationen durch ein hochgestelltes Pluszeichen und Anionen durch ein hochgestelltes Minuszeichen gekennzeichnet. Wenn mehrere positive oder negative Ladungen auftreten, wird die entsprechende Anzahl durch eine vorangesetzte Zahl n N gekennzeichnet.
Beispiele sind das einfach positiv geladene Natrium-Kation Na+ N A Plus und das zweifach negativ geladene Sulfat-Anion SO42- S O vier zwei Minus.
Ion Bildung
Oktettregel
Bei der Bildung von Ionen spielt die Oktettregel eine wichtige Rolle. Die Oktettregel besagt, dass es energetisch günstig ist, wenn Atome durch die Ausbildung von Bindungen oder durch eine Elektronenaufnahme bzw. -abgabe, eine mit acht Elektronen gefüllte äußere Atomschale erreichen. Das wird als die Edelgaskonfiguration bezeichnet. Zur Oktettregel findest du mehr in unserem zugehörigen unserem Video.
Ob ein Atom eher Elektronen aufnimmt oder abgibt, hängt dabei von der jeweiligen Lage des Elementes im Periodensystem bzw. seiner Elektronegativität ab. Je niedriger die Elektronegativität ist, desto eher geben Atome ihre Elektronen ab.
Kationen
Wie bereits erwähnt, entstehen Kationen durch die Abgabe von Elektronen. Das passiert zum Beispiel bei Metallen, da diese eine vergleichsweise geringe Elektronegativität besitzen.
Das Metall Lithium Litium (@Synchro: Aussprache Litium, nicht Lizium) beispielweise ist in der ersten Hauptgruppe des Periodensystems. Durch die Abgabe eines Elektrons erreicht es die Elektronenkonfiguration des Edelgases Helium.
Li →Li^++e^-
Calcium ist in der zweiten Hauptgruppe. Es erreicht die Elektronenkonfiguration des Edelgases Argon durch die Abgabe von zwei Elektronen.
Ca →Ca^(2+)+〖2 e〗^-
Aluminium ist in der dritten Hauptgruppe. Durch die Abgabe von drei Elektronen erreicht es die Konfiguration des Edelgases Neon.
Al →Al^(3+)+〖3 e〗^-

Anionen
Dass Anionen durch die Aufnahme von Elektronen entstehen, ist dir nun auch bekannt. In salzartigen Verbindungen treten zum Beispiel die Elemente der sechsten und siebten Hauptgruppe bevorzugt als Anionen auf. Diese Elemente sind vergleichsweise elektronegativ.
Dazu zählt zum Beispiel Brom. Es befindet sich ist in der siebten Hauptgruppe des Periodensystems und nimmt ein Elektron auf. Dadurch erreicht es die Elektronenkonfiguration des Edelgases Krypton.
Br+e^-→Br^-
Schwefel ist in der sechsten Hauptgruppe. Durch die Aufnahme eines Elektrons erreicht es die Konfiguration des Edelgases Argon.
S+2 e^-→S^(2-)
Ionen Eigenschaften und Vorkommen
Bedeutung bei Salzen und Brønsted-Säuren
Vielleicht weißt du schon, dass Ionen die Bausteine sind, aus denen Salze auf atomarer Ebene aufgebaut sind. In Salzen liegen Anionen und Kationen nebeneinander vor und sind durch ionische Bindungen miteinander verknüpft.
Außerdem spielen Ionen bei Säuren und Basen eine wichtige Rolle: Das Oxonium-Kation mit der Formel H3O+ H drei O Plus ist verantwortlich für die Säurewirkung von sogenannten Brønsted-Säuren Brönsted-Säuren. Umgekehrt ist das Hydroxid-Anion mit der Formel OH- O H Minus verantwortlich für die Basenwirkung sogenannter Brønsted-Basen Brönsted-Basen.

Ladungstransport
Ionen sind insbesondere auch in der Elektrochemie zum Beispiel bei galvanischen Zellen von Bedeutung. Als geladene Teilchen können sie in einem Stromkreis aus Ladungsträger fungieren und wandern in einem elektrischen Feld von einer Elektrode zur anderen. Der Begriff „Ion“ stammt vom altgriechischen Wort für „gehen“.
Damit diese Wanderung möglich ist, müssen die Ionen sich frei bewegen können. Das ist der Fall, wenn sich die Ionen in einer Lösung befinden. Im Gegensatz zu reinem Wasser ist eine Kochsalzlösung elektrisch leitfähig. Sie ist damit ein gutes Beispiel für einen Elektrolyt, das heißt ein Material, in dem sich die Ionen frei bewegen können.
In diesem Zusammenhang sind Ionen auch in deinem Alltag wichtig. Dein Handy wird zum Beispiel mit einem besonders leistungsfähigen Akku mit Strom versorgt: einem Lithium-Ionen-Akku Litium-Ionen-Akku. Wie der Name schon sagt, sorgen die Lithium-Ionen Litium-Ionen in dieser wiederaufbauen Batterie für den Ladungstransport.
Outro
Super! Wenn du dich jetzt noch mehr zur Elektronenaufnahme und -abgabe in chemischen Reaktionen interessiert, dann haben wir noch ein Video zu Redoxreaktionen für dich. Bis bald!