Bildung von Ionen und Ionenbindung | sofatutor.com (2024)

Ionenbildung in der Chemie

Wenn du Kochsalz – also Natriumchlorid $(\ce{NaCl})$ – in Wasser löst, findet eine Hydratation von Ionen statt. Um die Ionen bildet sich eine Hydrathülle. In dem Wasser liegen dann die Natrium- und Chloridionen umgeben von der Hydrathülle vor. Doch wie bildet sich ein Ion? Und was versteht man überhaupt unter einer Ionenbildung?Im folgenden Text erfährst du, was Ionen sind, wie man von einem Atom zu einem Ion kommt und wie Ionenladungen entstehen.

Was versteht man unter einem Ion?

Definitionsgemäß ist ein Ion ein elektrisch (positiv oder negativ) geladenes Atom oder Molekül. Doch was ist der Unterschied zwischen einem Atom und einem Ion? Das Ion ist ein geladenes Atom. Wie die Ionen aus Atomen entstehen, erfährst du im folgenden Abschnitt.

Wie entstehen die Ionen? – Definition von Ionenbildung

Ein Ion ist also ein geladenes Atom. Doch wie bildet sich ein Ion? Am Beispiel von Kochsalz $(\ce{NaCl})$ soll die Ionenbildung einfach erklärt werden. Das Element Natrium $(\ce{Na})$ liegt in der ersten Hauptgruppe, während sich das Element Chlor $(\ce{Cl})$ in der siebten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente befindet.
Nun schauen wir uns die Ionenbildung im Schalenmodell genauer an:

$\text{Na} \longrightarrow \underset{\text{Elektron auf Valenzschale}}{1\,e^-}$

$\text{Cl} \longrightarrow \underset{\text{Elektronen auf Valenzschale}}{7\,e^-}$

Das Natriumatom hat also ein Elektron auf der Valenzschale und das Chloratom hat sieben Elektronen auf der Valenzschale. Als Valenzschale bezeichnet man die äußerste, mit Elektronen besetzte Schale in der Elektronenhülle eines Atoms. Atome möchten die Edelgaskonfiguration erreichen, da dieser Zustand besonders stabil ist. Um die Edelgaskonfiguration zu erreichen, benötigen die Atome in der Regel acht Elektronen auf der Valenzschale. Das wird dann als voll besetzte Valenzelektronenschale bezeichnet.

Und wie kommt man vom Atom zum Ion? Das Natriumatom gibt ein Elektron ab. Es hat dann nur noch zwei Schalen, erreicht aber eine voll besetzte Valenzelektronenschale. Das Chloratom nimmt ein Elektron auf und erreicht damit auch die voll besetzte Valenzelektronenschale.

$\ce{Na -> Na+ + e-}$

$\ce{Cl + e- -> Cl-}$

Wir erhalten somit zwei Ionen. Zum einen ein positiv geladenes Natriumion und zum anderen ein negativ geladenes Chloridion. Positiv geladene Ionen werden als Kationen bezeichnet und mit einem kleinen Plus (+) gekennzeichnet. Negativ geladene Ionen werden als Anionen bezeichnet und mit einem kleinen Minus (-) gekennzeichnet. Das Natriumion und das Chloridion sind jeweils einfach positiv bzw. einfach negativ geladen. Es gibt aber auch Ionen, die zweifach oder dreifach negativ bzw. positiv geladen sind. Dann wird die Zahl entsprechend vor das Plus oder Minus geschrieben. In der folgenden Abbildung kannst du dir die Ionenbildung von Natrium und Chlor nochmals anschauen:

Gibt es auch freie Ionen? Nein, in der Regel gibt es keine freien Ionen. Nur unter sehr sterilen Bedingungen, hoher Temperatur und im Vakuum kann man Natrium- und Chloridionen einzeln bilden. Die Definition von flüssigen und festen Aggregatzuständen bedingt, dass Teilchen ständig untereinander wechselwirken. Deshalb kann es in diesen Zuständen keine „freien“ Ionen geben.

Ionenbindung und Ionenbildung

Das Salz Natriumchlorid $(\ce{NaCl})$ ist eine Verbindung aus Natriumionen und Chloridionen. Bei der Ionenbildung entstehen also aus Atomen Ione, welche zusammen eine Ionenbindung eingehen.

Halten wir fest: Die Ionenbildung ist die Entstehung eines Ions aus einem Atom durch Aufnahme oder Abgabe von Elektronen. Ob und wie viele Elektronen aufgenommen oder abgegeben werden, ist davon abhängig, in welcher Hauptgruppe des Periodensystems sich das Element befindet.
Die Ionenbindung ist die Verbindung zweier Ionen.

$\text{Ionenbildung:} \quad \ce{Na -> Na+ + e-}$
$\text{Ionenbildung:} \quad \ce{Cl + e- -> Cl-}$
$\text{Ionenbindung:} \quad \ce{Na+ + Cl- -> NaCl}$

Die Ionen befinden sich dann in einem sogenannten Ionengitter. Das Ionengitter des Natriumchlorids kannst du dir auf der folgenden Abbildung ansehen:

Falls du mehr über den Aufbau eines Ionenkristalls und das Ionengitter erfahren möchtest, kannst du dir diese beiden Videos dazu anschauen: Aufbau Ionenkristall und Ionengitter.

Welche Elemente können Ionen bilden?

In der folgenden Tabelle sind Beispiele für Ionenbildungen aufgeführt.

Weiterführend kannst du in dem Video Wichtige Salze, wichtige Ionen mehr zu diesem Thema erfahren.

Zusammenfassung des Videos Bildung von Ionen und Ionenbindung

In diesem Video lernst du, dass sich aus Atomen Ionen bilden können. Dieser Vorgang wird als Ionenbildung bezeichnet. Bei der Ionenbildung entstehen Kationen und Anionen. Die Ionenbindung findet statt, weil die Atome die Edelgaskonfiguration erreichen möchten und somit eine voll besetzte Valenzschale haben wollen. Somit geben Atome aus der ersten Hauptgruppe ein Elektron, aus der zweiten Hauptgruppe zwei Elektronen und aus der dritten Hauptgruppe drei Elektronen ab. Atome aus der sechsten und siebten Hauptgruppe nehmen Elektronen auf, um eine voll besetzte Valenzschale zu erreichen. Du kannst also im Periodensystem der Elemente an den Hauptgruppen ablesen, wie viele Elektronen die Atome aufnehmen oder abgeben können.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!