Wie berechnet man die Ladung eines Ions?

Atome haben den Wunsch, ein Elektron zu verlieren oder zu gewinnen, um stabil zu sein. Sobald sie entweder einige Elektronen gewonnen oder verloren haben, sind sie mit Ladung verbunden, da sich ihre Elektronen- und Protonenzahlen nicht mehr ausgleichen. Aber was bestimmt, was mit den Elektronen eines Atoms passiert? Es hat alles mit der Anzahl der Elektronen in der Valenzschale eines Atoms zu tun.

Um herauszufinden, wie viele Elektronen ein Atom hat, schaut man sich einfach die Ordnungszahl an. Die Anzahl der Elektronen = die Ordnungszahl. Chlor hat zum Beispiel die Ordnungszahl 17. Das heißt, es hat 17 Elektronen.

Ob Chlor Elektronen verliert oder aufnimmt, hängt davon ab, wie diese 17 Elektronen um den Kern herum konfiguriert sind.

Der Verlust oder die Aufnahme von Elektronen erfolgt, um ein Atom stabiler zu machen. Sobald dieser Vorgang stattfindet, heißt es nicht mehr Atom, sondern ein Ion.

Man kann sich vorstellen, dass Elektronen um den Kern eines Atoms zu Ringen angeordnet sind. Der erste Ring muss zwei Elektronen enthalten, um voll zu sein. Der nächste muss acht enthalten. Im Allgemeinen ist das Atom glücklich, sobald die Valenzschale voll ist. Es will weder ein Elektron gewinnen noch verlieren.

Das Valenzschale ist die äußerste Hülle von Elektronen, die ein Atom umgibt. Die Anzahl der Elektronen in dieser Schale ist wichtig, um zu bestimmen, wie das Atom reagiert und wie die Ladung des Ions werden könnte.

Viele der Elemente, an die Sie im Biologie- und Chemieunterricht am häufigsten denken, brauchen acht Elektronen in ihrer Valenzschale, um stabil zu sein. Dies wird als bezeichnet Oktettregel.

Angenommen, Sie wissen, dass ein Atom 10 Elektronen hat (können Sie herausfinden, welches Element dies ist?). Wie viele wären in der Valenzschale? Zuerst nehmen Sie zwei von 10 weg, da der erste Ring 2 Wahlen hat. Es bleiben acht Elektronen übrig. Das heißt, in der Valenzschale befinden sich acht Elektronen und die Valenzschale ist voll.

Wenn die Valenzschale voll ist, passiert nichts. Das Atom wird nicht ionisiert. Dadurch wird das Atom nicht geladen.

In diesem Beispiel haben Sie Neon (haben Sie herausgefunden, dass es Neon war?). Neon hat eine volle Valenzschale und ist somit nicht aufgeladen. Was passiert also, wenn die Valenzschale nicht voll ist?

Atome wollen eine vollständige Valenzschale haben, und zwar so einfach wie möglich.

Schauen Sie sich zum Beispiel noch einmal Chlor an. Es hat 17 Elektronen. Wie viele sind in der Wertigkeit? Die ersten beiden Ebenen werden mit 10 Elektronen gefüllt sein. Das bedeutet, dass in der Valenzschale noch sieben Elektronen übrig sind. Das bedeutet, dass Chlor ein Elektron aufnehmen möchte, um eine vollständige Valenzschale zu haben. Was passiert mit der Ladung, wenn es das eine Elektron aufnimmt?

Zunächst werden die Elektronen und Protonen ausgeglichen. Chlor hat 17 Elektronen (eine Ladung von -17) und 17 Protonen (eine Ladung von +17), sodass die Gesamtladung null ist. Sobald das Chlor jedoch ein Elektron aufnimmt, wird die Summe nur noch -1, da es jetzt 18 Elektronen und immer noch 17 Protonen gibt. Daher ist Chlor ein negativ geladenes Ion. Es wird geschrieben als: Cl^-.

Negativ geladene Ionen heißen Anionen. Was ist mit positiv geladenen Ionen? Sie heißen Kationen. Sehen Sie sich dieses Beispiel für die Bildung eines Kations an:

Magnesium hat die Ordnungszahl 12. Das heißt, es hat 12 Elektronen und 12 Protonen. Wie sind nun die Wahlen konfiguriert und wie viele Elektronen befinden sich in der Valenzschale?

Die ersten beiden Schalen sind voll, die erste mit zwei Elektronen und die zweite mit acht. Übrig bleiben zwei Elektronen in der Valenzschale. Nun könnten die Atome sechs Elektronen aufnehmen, um es zu einer vollen Schale zu machen, oder sie könnten zwei verlieren, um eine volle Schale zu bilden. Der zweite Weg ist viel einfacher. Dadurch verliert Magnesium zwei Elektronen.

Nach dem Verlust von zwei Elektronen wird die Ladung des Atoms +2, da es jetzt 10 Elektronen (-10) und 12 Protonen (+12) gibt. Es wird geschrieben als: Mg²⁺.

Im Periodensystem gibt es einen Trend zur Ionenbildung. Die Gruppen 1, 2, 13 und 14 neigen dazu, positiv geladen zu werden. Das bedeutet, dass sie lieber einige Elektronen verlieren würden, um zu einer vollständigen Valenzschale zu gelangen.

Die Gruppen 15, 16 und 17 neigen dazu, eine negative Ladung zu haben, da sie lieber Elektronen aufnehmen würden, um zu einer vollständigen Valenzschale zu gelangen.

In Gruppe 18 schließlich sind die Edelgase. Diese Elemente besitzen bereits eine vollständige Valenzschale. Aus diesem Grund ist es unwahrscheinlich, dass sie ein Elektron verlieren oder aufnehmen und sind äußerst stabil.