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Bildung von Ionen 09:45 min

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Transkript Bildung von Ionen

Hallo und herzlich willkommen zu diesem Video. Es heißt „Die Bildung von Ionen“. Du kennst bereits das Metall Natrium und das Nichtmetall Chlor. Nachher kannst du erklären, wie beim Kontakt von Natrium mit Chlor Ionen entstehen. Das Video besteht aus fünf Abschnitten: Die Ionen im Gitter. Gibt es freie Ionen? Ionen aus den Elementen Natrium und Chlor. Nach welchen Regeln erfolgt die Bildung von Ionen? Einige Ionen. Die Ionen im Gitter: Das Steinsalz, auch Kochsalz genannt, hat den chemischen Namen Natriumchlorid. Natriumchlorid besteht aus einem Ionengitter. Das Ionengitter besteht aus einer riesigen Anzahl von Natrium-Ionen, Na+, und Chlorid-Ionen, Cl-. Aber wie entstehen die Ionen aus den Atomen? Gibt es freie Ionen? Mein Chemielehrer in der Regelschule würde sagen: „Nein, denn man kann sie nicht in Flaschen aufbewahren!“ Allerdings, so einfach ist die Sache nicht. Natrium-Ionen, Na+, und Chlorid-Ionen, Cl-, bilden sich sehr wohl. Allerdings geschieht das nur bei hohen Temperaturen oder im Vakuum. Und dann muss man die Gegenwart weiterer Stoffe ausschließen. Sozusagen man muss steril arbeiten. Ionen aus den Elementen Natrium und Chlor: Natrium ist ein typisches Metall. Chlor ist ein typisches Nichtmetall. Kommen andere Stoffe hinzu, so reagieren sie heftig mit ihnen. Natrium und Chlor sind sehr reaktionsfähig. Bei diesen Reaktionen spielt die Ionenbildung von Na+ und Cl- eine wichtige Rolle. Was passiert? Aus einem Natriumatom entsteht ein Natrium-Ion. Dabei wird ein Elektron aus dem Natrium-Atom herausgelöst. Wir schreiben dafür auch: Na reagiert zu Na++e-. Das Chlor-Atom hingegen nimmt ein Elektron auf und es entsteht ein Chlorid-Ion. Wir schreiben auch: Cl+e- reagieren zu Cl-. Das Elektron spielt bei beiden Reaktionen eine wichtige Rolle. Aber wie kann das Natriumatom einfach das Elektron abgeben und das Chloratom? Woher bekommt es das Elektron? Nun ja, ganz einfach. Es findet Elektronenübergang statt. Das Natriumatom gibt sein Elektron ab und das Chlor-Atom nimmt dieses Elektron auf. Und so findet die Bildung von Natrium- und Chlorid-Ion statt. Das Natriumatom gibt sein einziges Außenelektron ab und das Chloratom vervollständigt seine Außenschale. Nach welchen Regeln erfolgt die Bildung von Ionen? Dabei hilft uns das Periodensystem der Elemente. Natrium, blau gekennzeichnet, steht in der ersten Hauptgruppe des PSE. Daran erkennen wir, dass ein Natriumatom über ein Außenelektron verfügt. Dieses eine Außenelektron gibt es ab. Wir schreiben: -e-. Es bildet sich ein Natrium-Ion. Und dieses hat die Elektronenkonfiguration des Neon-Atoms. Chlor, rot gekennzeichnet, steht in der siebten Hauptgruppe des PSE. Daran erkennen wir, dass das Chloratom über sieben Außenelektronen verfügt. Das Chloratom nimmt ein Elektron auf +e. Und im Ergebnis erhält es die Elektronenkonfiguration des Argon-Atoms. Die Atome streben Edelgaskonfigurationen an. Das Natrium-Ion, Na+, besitzt die Elektronenkonfiguration des Edelgases Neon. Das Chlorid-Ion, Cl-, besitzt die Konfiguration des Edelgases Argon. Alle diese vier Teilchen haben voll besetzte Außenschalen. Man spricht hier auch von der Oktettregel, denn diese vollbesetzten Außenschalen sind Achterschalen. Das Natrium-Ion, Na+, und das Chlorid-Ion, Cl-, sind stabile Ionen. Einige Ionen: Das Ion des Natriums ist Na+. Es ist einfach positiv geladen. Das chemische Element Natrium steht nämlich in der ersten Hauptgruppe. Ein Natriumatom hat ein Außenelektron. Das chemische Element Kalium bildet Ionen K+. Kalium-Ionen. Diese sind einfach positiv geladen. Denn Kalium steht auch in der ersten Hauptgruppe. Das Sauerstoff-Ion bildet Ionen O2-. Sauerstoff steht in der sechsten Hauptgruppe. Das Sauerstoffatom hat sechs Außenelektronen, es nimmt daher zwei Elektronen zum Erreichen der Achterschale auf. Daher die Ladung zwei minus. Das gleiche können wir über Schwefel sagen. Das Schwefel-Atom bildet Ionen S2-. Schwefel steht in der sechsten Hauptgruppe. Ein Schwefel-Atom nimmt zwei Elektronen zum Erreichen der stabilen Achterschale auf. Chlor haben wir bereits besprochen. Es bildet sich das Chlorid-Ion Cl- aus dem Chloratom. Chlor steht in der siebten Hauptgruppe. Ein Chlor-Atom nimmt daher ein Elektron auf um die Elektronenkonfiguration eines Edelgases zu erhalten. Magnesium steht in der zweiten Hauptgruppe, daher bilden Magnesium-Atom Magnesium-Ionen Mg2+. Ein Magnesium-Atom gibt zwei Elektronen ab und erhält so die Edelgaskonfiguration. Aluminium ist ein Element der dritten Hauptgruppe, daher bilden sich Ionen Al3+. Drei Elektronen werden abgegeben und das Teilchen erhält eine Edelgaskonfiguration. So, nun sind wir schon fast am Ende unseres Videos. Jetzt wissen wir, warum Natrium und Chlor intensiv zu Kochsalz reagieren. Könnt ihr euch noch an das Bild zu Anfang des Videos erinnern? Der Lehrer dort fragte Folgendes: „Könnte mir einer der Herren vielleicht erklären, was es dort so Attraktives außerhalb des Fensters gibt?“ Ich denke, diese Frage könntet ihr ihm beantworten. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss!

28 Kommentare
  1. Hallo Soorya G.,

    ein Ion ist ein Atom, welches mindestens eins seiner Elektronen abgegeben hat oder mindestens ein weiteres aufgenommen hat. Es ist daher immer positiv oder negativ geladen.

    Liebe Grüße aus der Redaktion.

    Von Karsten Schedemann, vor 11 Monaten
  2. Was ist denn jetzt genau ein Ion?

    Von Soorya G., vor 11 Monaten
  3. Das Wort Ionen wurde komisch ausgesprochen.

    Von Kerstinvieillard, vor etwa einem Jahr
  4. Das beste Video auf Sofatutor, das ich bis jetzt gesehen habe.

    Von August R., vor etwa einem Jahr
  5. Bist der beste

    Von Sotera, vor mehr als einem Jahr
  1. Hallo Tom,
    ich nehme an, dass die Frage sich auf chemische Probleme und Verbindungen bezieht. Denn ionisieren kann man immer. Es ist nur eine Frage der Energie.
    Generell werden Ionen bis zur dritten Hauptgruppe abgegeben. Die Leichtigkeit für die vollständige Elektronenabgabe der Valenzelektronen fällt gemäß
    Na > Mg > Al.
    Das kann man sich auch vorstellen. Mg(+) zu erhalten, ist nicht so schwer. Soll ein weiteres Elektron entfernt werden, möchte es zurück zum positiv geladenen Ion. Daher bildet sich Mg(2+) schon schwerer. Und Al(3+) dann noch schwerer.
    Dass tatsächlich Ionen vorliegen, sieht man daran, dass die Oxide Na2O, MgO und Al2O3 hochschmelzend sind.
    Die Oxide der nächsten HGs CO2, N2O5, SO3 und Cl2O7 sind gasförmig, flüssig oder schmelzen unterhalb von 100 °C. Das zeigt an, dass keine Ionen vorliegen, Es kommt in den Molekülen zu kovalenten Bindungen (Atombindungen, Elektronenpaarbindungen, homöopolaren Bindungen).
    Bei den Oxidationszahlen (OZ) bereitet das Verständnis der Ionisierung mitunter Probleme. Im SO3 hat S eine OZ von -2, S von +6. Man tut hier so, als ob Ionen vorlägen. Tun sie aber nicht. Es geht hier nur darum, die OZ sinnvoll zu definieren.
    Alles Gute und viel Erfolg

    Von André Otto, vor etwa 2 Jahren
  2. Bis zur wie vielten Hauptgruppe geben die Stoffe Elektronen ab?

    Von Tom Winnemund, vor etwa 2 Jahren
  3. Nein.

    Von André Otto, vor mehr als 2 Jahren
  4. Haben Sie bei Minute 3:44 Cl- und Cl vertauscht?
    Liebe Grüße Florian

    Von Florioptik, vor mehr als 2 Jahren
  5. Jetzt habe ich es verstanden ;). Danke

    Von Ulrike Schauerte, vor fast 3 Jahren
  6. Sehr gut erklärt

    Von Vincent J., vor fast 4 Jahren
  7. "Spricht man nicht Ionen mit J aus ?"
    Im hochdeutschen Raum nicht.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  8. Spricht man nicht Ionen mit J aus ?:D Gut erklärt!

    Von Claudia Zanza, vor mehr als 4 Jahren
  9. Entschuldige, ich habe den Namen falscg geschrieben.

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  10. Lieber Silvio,

    bitte informiere dich über folgende Begriffe:

    PSE, Hauptgruppen, Außenelektronen (Valenzelektronen), Edelgaskonfiguration, Oktettregel

    Viel Erfolg!

    André Otto!

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  11. Eins habe ich in dem Video nicht verstanden. Woher weiß ich jetzt, ob und wie viele Elektronen ein Atom aufnimmt oder abgibt?

    Von Sylvio S., vor mehr als 4 Jahren
  12. Gut erklärt. Gut wäre noch gewesen, wenn man Bezug auf das Schalenmodell genommen hätte. Ansonsten recht schön gemacht. Mein einziger Kritikpunkt: Stichpunkte wären klasse, weil diese zum lernen besser als Sätze sind.

    Von Sylvio S., vor mehr als 4 Jahren
  13. Vielleicht diese:
    1. Ist das positiv geladene Ion (Kation) immer ein Metall - Ion?
    2. Sind alle Salze gut wasserlöslich?
    3. Warum verstärkt sich beim Salzen von Gurkensalat das Aroma der Gurken, der Petersilie und des Dills?
    4. Warum kühlt sich Wasser ab, wenn man Kochsalz dazu gibt?
    Denkt einmal darüber nach.
    Alles Gute und viel Spaß beim Knobeln.

    Von André Otto, vor etwa 5 Jahren
  14. hart jemand eine Niveau volle frage zu salz ?

    Von Dani Grunwald, vor etwa 5 Jahren
  15. Das war ein sehr gutes Video, super erklärt!

    Von Juliahuether, vor mehr als 5 Jahren
  16. Super erklärt.

    Von Pippilottapeter, vor fast 6 Jahren
  17. Hallo Evin Y21,
    sicher bereitet dir diese Frage Kopfzerbrechen, weil du nicht weißt, was du "in der Mitte" tun sollst.
    Rein mathematisch gesehen ist 4 aber nicht die Mitte von 1 und 8 (Die 8. Hauptgruppe muss man dazuzählen!). Aber chemisch gesehen ist es schon die Mitte, weil Elektronenabgabe und -aufnahme nur in den Hauptgruppen von 1 bis 7 stattfindet.
    Hier gibt es folgendes zu sagen:
    1. Die Elemente der 4. Hauptgruppe haben eher metallische als nichtmetallische Eigenschaften. Das einzige wirklich nichtmetallische Element ist Kohlenstoff. Silicium und Germanium sind Halbmetalle, Zinn und Blei sind typische Metalle.
    Daher geben die Atome des Silicium, des Germaniums, des Zinns und des Bleis Elektronen ab. Es entstehen die entsprechenden Oxide SiO2, GeO2, SnO2 und PbO2.
    2. Zinn und vor allem Blei geben aber lieber nur zwei Elektronen und bilden die Oxide SnO und PbO.
    3. Für den Kohlenstoff erübrigt sich diese Frage, da seine Atome keine Ionenbindungen sondern kovalente Bindungen ausbilden. Wie zum Beispiel im Kohlenstoffdioxid CO2 oder im Methan CH4.
    Ich habe im Video die 4. Hauptgruppe mit Absicht nicht besprochen, da man die Eigenschaften ihrer Elemente differenziert betrachten muss.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor fast 6 Jahren
  18. Was ist mit Atomen der 4. Hauptgruppe des PSE?
    Geben die Elektronen ab oder nehmen sie auf?

    Von Evin Y21, vor fast 6 Jahren
  19. Ihre Videos sind wirklich alle ausgezeichnet! Vielen Dank :)

    Von Alex G., vor fast 6 Jahren
  20. Genial!Danke!

    Von Fam Smaali, vor etwa 6 Jahren
  21. Sehr gut und ruhig erklärt, großes Lob! So wünschte man sich alle Videos!

    Von Iukirschef, vor mehr als 6 Jahren
  22. sehr gut erklärt!

    Von Priince N., vor mehr als 6 Jahren
  23. Sehr hilfreich, vielen Dank

    Von Christa S., vor fast 7 Jahren
Mehr Kommentare

Bildung von Ionen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Bildung von Ionen kannst du es wiederholen und üben.

  • Erstelle eine Übersicht über die Ionen.

    Tipps

    Überlege, welche Ladungen die Nicht-Metall-Ionen bzw. Metall-Ionen haben.

    Ein Natrium-Ion ist ein Metall-Ion.

    Lösung

    Allgemein werden Teilchen, die eine Ladung besitzen, als Ionen bezeichnet. Eine Gruppe der Ionen sind Metall- bzw- Nicht-Metall-Ionen. Metall-Ionen besitzen eine positive Ladung, wie z.B. das Natrium-Ion $Na^+$ oder das Magnesium-Ion $Mg^{2+}$. Positiv geladene Ionen werden in der Chemie auch als Kationen bezeichnet. Die Ladungszahl der Kationen hängt davon ab, in welcher Hauptgruppe sich das dazugehörige Atom befindet. So ist ein Natrium-Ion z.B. positiv geladen, weil sich das Natrium in der ersten Hauptgruppe befindet.

    Nicht-Metall-Ionen sind immer negativ geladen. Sie werden in der Chemie auch als Anionen bezeichnet. Beispiele für Anionen sind das Chlorid-Ion $Cl^-$ oder auch das Sulfid-Ion $S^{2-}$. Ihre Ladungszahl steht auch in Abhängigkeit zur Hauptgruppe des zugehörigen Atoms. Im Gegensatz zu den Kationen muss hier jedoch die Ladungszahl der Elektronenzahl entsprechen, die zur vollen Achterschale noch benötigt wird. Das Chloratom steht in der 7. Hauptgruppe. Ihm fehlt also noch ein Elektron zur vollen Achterschale, deshalb ist das Chlorid-Ion einfach negativ geladen.

  • Erkläre die Bildung von Ionen anhand von Natrium und Chlor.

    Tipps

    Nutze zur Hilfe ein Periodensystem der Elemente.

    Ein Element erreicht durch die Oktettregel immer die Edelgaskonfiguration, die ihm am nächsten ist, auch wenn das heißt, dass man eine Periode höher gehen muss.

    Lösung

    Die Bildung von Ionen spielt in der Chemie eine sehr wichtige Rolle. Voraussetzung, um die Bildung von Ionen zu verstehen, ist, dass man das PSE gut kennt bzw. damit gut umgehen kann.

    Das Metall Natrium steht im PSE in der 1. Hauptgruppe und besitzt somit nur ein einziges Außenelektron. Es ist energetisch aber stabiler, wenn es eine vollbesetzte Schale hat. Es kann aber keine sieben Elektronen aufnehmen, deshalb gibt es lieber sein Elektron ab und besitzt dann als Natrium-Ion die Elektronenkonfiguration des Neons.

    Das abgegeben Elektron wird vom Chlor, welches sich in der 7. Hauptgruppe befindet, aufgenommen. Diesem fehlt nämlich nur ein Elektron, um die stabile Edelgaskonfiguration zu erreichen. Durch diesen Elektronenübergang entsteht das Chlorid-Ion, welches die Konfiguration des Argons besitzt.

  • Erläutere die Ionenbildung am Beispiel des Magnesiumbromids.

    Tipps
    Lösung

    Vom Prinzip her verläuft die Ionenbildung genauso wie beim Chlorid- und Natrium-Ion. Der Unterschied ist jedoch, dass das Magnesium-Ion zweifach positiv geladen ist und das Bromid-Ion nur einfach positiv.

    Das hat Auswirkungen auf die Bildung des Salzes. Da zwei Elektronen vom Magnesium abgegeben werden, müssen auch zwei Bromatome mit diesen reagieren. Also entstehen zwei Bromid-Ionen und ein Magnesium-Ion. Würden diese nun miteinander reagieren, würde das wie folgt aussehen:

    $Mg^{2+} + 2 Br^- \to MgBr_2$

  • Erläutere, wie viele Elektronen das Atom aufnehmen bzw. abgegeben muss, damit ein Ion gebildet wird.

    Tipps

    Nutze als Hilfe das Periodensystem, um herauszufinden, in welcher Hauptgruppe sich das Atom befindet.

    Atome streben immer eine stabile Achterschale an.

    Lösung

    Ionen werden durch die Übertragung von Elektronen gebildet. Aus Atomen können sich durch Elektronenaufnahme negativ geladene Ionen, die Anionen, bilden oder durch Elektronenabgabe können sich aus Atomen positiv geladene Ionen, die Kationen, bilden.

    Ob ein Atom Elektronen aufnimmt oder abgibt, hängt von seiner Stellung im PSE ab und somit auch von der Anzahl der Außenelektronen.

    Ein Atom ist immer bestrebt danach, eine vollbesetzte Außenschale zu besitzen. Das Calciumatom besitzt beispielsweise 2 Außenelektronen. Um eine stabile Achterschale zu erreichen, gibt es diese zwei Elektronen ab, und erreicht die Edelgaskonfiguration des Argons. Dieses besitzt dann 8 Außenelektronen und ist energetisch sehr stabil.

  • Bestimme das richtigen Ion, welches zum jeweiligen Atom gehört.

    Tipps

    Suche dir das Atom im PSE und schaue, in welcher Hauptgruppe es sich befindet.

    Überlege, ob es für das Atom besser ist, Elektronen aufzunehmen oder abzugeben, um die Achterschale zu erreichen.

    Lösung

    Durch Elektronenübergänge können aus ungeladenen Atomen geladene Ionen werden. Um herauszufinden, wie diese Ladung dann genau aussieht, ist es wichtig, die Hauptgruppe des Elements im PSE zu kennen.

    Das Sauerstoffatom z.B. steht in der 6. Hauptgruppe im Periodensystem. Es besitzt demzufolge 6 Außenelektronen und ist energetisch noch nicht stabil. Um dies zu erreichen, muss es noch zwei Elektronen aufnehmen, um eine stabile Achterschale zu erreichen. Das entstandene Ion $O^{2-}$ besitzt dann die Elektronenkonfiguration des Neons.

    Anders verhält es sich beim Kalium-Ion. Dieses befindet sich in der 1. Hauptgruppe und besitzt deshalb nur ein Außenelektron. Es wäre jedoch energetisch sehr aufwendig, 7 weitere Elektronen aufzunehmen, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen. Deshalb gibt das Kaliumatom lieber sein einziges Elektron ab und wird dadurch einfach positiv geladen $K^+$.

  • Bestimme anhand der Elektronenmodelle, um welches Ion bzw. Atom es sich handelt.

    Tipps

    Überlege, welche Aussage durch die Anzahl der Elektronen gemacht wird.

    Zähle die Elektronen auf der äußerten Schale.

    Die Außenelektronen machen eine Aussage über die Stellung im PSE.

    Lösung

    Die Elektronenverteilung in Atomen oder Ionen kann mithilfe eines Elektronenmodells dargestellt werden. In diesem werden die einzelnen Schalen dargestellt und die Anzahl der Elektronen, die sich auf diesen befinden.

    In diesem Beispiel sind einmal das Elektronenmodell des Chloratoms und des dazugehörigen Chlorid-Ions und das des Magnesiumatoms und dem dazugehörigen Magensium-Ions dargestellt.

    Um herauszufinden, um welches Atom es sich handelt, zählt man zunächst die Außenelektronen. Diese geben Auskunft darüber, in welcher Hauptgruppe sich das Atom befindet. Zählt man die Anzahl der Schalen, dann weiß man auch, in welcher Periode sich das Atom befindet. Chlor hat 7 Außenelektronen, steht also in der siebten Hauptgruppe und hat drei besetzte Schalen, steht als in der dritten Periode.