Ionendefinition in der Chemie

Ein Ion ist definiert als ein Atom oder Molekül, das ein oder mehrere seiner Valenzelektronen gewonnen oder verloren hat, wodurch es eine positive oder negative elektrische Nettoladung erhält. Mit anderen Worten, es gibt ein Ungleichgewicht in der Anzahl der Protonen (positiv geladene Teilchen) und Elektronen (negativ geladene Teilchen) in einer chemischen Spezies.

Geschichte und Bedeutung

Der Begriff "Ion" wurde 1834 vom englischen Chemiker und Physiker Michael Faraday eingeführt, um die chemische Spezies zu beschreiben, die sich in wässriger Lösung von einer Elektrode zur anderen bewegt. Das Wort Ion kommt vom griechischen Wort Ion oder ienai, was bedeutet "gehen".

Obwohl Faraday die Partikel, die sich zwischen den Elektroden bewegten, nicht identifizieren konnte, wusste er, dass sich Metalle an einer Elektrode in einer Lösung lösten und sich an der anderen Elektrode ein anderes Metall aus der Lösung ablagerte. Daher musste sich die Materie unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms bewegen.

Beispiele für Ionen sind:

Alphateilchen He²⁺

Hydroxid OH^-

Kationen und Anionen

Ionen können in zwei große Kategorien eingeteilt werden: Kationen und Anionen.

Kationen sind Ionen, die eine positive Nettoladung tragen, da die Anzahl der Protonen in der Spezies größer ist als die Anzahl der Elektronen. Die Formel für ein Kation wird durch einen hochgestellten Index angegeben, der auf die Formel folgt, die die Nummer der Ladung und ein "+" - Zeichen angibt. Eine Zahl, falls vorhanden, steht vor dem Pluszeichen. Wenn nur ein "+" vorhanden ist, bedeutet dies, dass die Gebühr +1 beträgt. Zum Beispiel Ca.²⁺ zeigt ein Kation mit einer Ladung von +2 an.

Anionen sind Ionen, die eine negative Nettoladung tragen. In Anionen gibt es mehr Elektronen als Protonen. Die Anzahl der Neutronen ist kein Faktor dafür, ob ein Atom, eine funktionelle Gruppe oder ein Molekül ein Anion ist. Wie bei Kationen wird die Ladung an einem Anion durch einen hochgestellten Index nach einer chemischen Formel angegeben. Zum Beispiel, Cl^- ist das Symbol für das Chloranion, das eine einzelne negative Ladung (-1) trägt. Wenn im hochgestellten Text eine Zahl verwendet wird, steht diese vor dem Minuszeichen. Beispielsweise wird das Sulfatanion geschrieben als:

SO₄^2-

Eine Möglichkeit, sich an die Definitionen von Kationen und Anionen zu erinnern, besteht darin, sich den Buchstaben "t" im Wort "Kation" als Pluszeichen vorzustellen. Der Buchstabe "n" im Anion ist der Anfangsbuchstabe des Wortes "negativ" oder ein Buchstabe des Wortes "Anion".

Weil sie entgegengesetzte elektrische Ladungen tragen, werden Kationen und Anionen voneinander angezogen. Kationen stoßen andere Kationen ab; Anionen stoßen andere Anionen ab. Aufgrund der Anziehungskraft und Abstoßung zwischen Ionen sind sie reaktive chemische Spezies. Kationen und Anionen bilden leicht Verbindungen miteinander, insbesondere Salze. Da Ionen elektrisch geladen sind, werden sie von Magnetfeldern beeinflusst.

Monatomic vs. Polyatomic Ions

Wenn ein Ion aus einem einzelnen Atom besteht, spricht man von einem einatomigen Ion. Ein Beispiel ist das Wasserstoffion H⁺. Im Gegensatz dazu bestehen mehratomige Ionen, auch Molekülionen genannt, aus zwei oder mehr Atomen. Ein Beispiel für ein mehratomiges Ion ist das Dichromatanion:

Cr₂Ö₇^2-