Ionenladungszahl - Begriffserklärung

Ionen

• Atome und Moleküle sind normalerweise neutral, d.h. sie besitzen keine Ladung.
• Sie sind allerdings dazu in der Lage, Elektronen aus der äußersten Elektronenhülle (Valenzschale) abzugeben oder Elektronen in diese Schale aufzunehmen.
• Da Elektronen negativ geladene Teilchen sind, verändert ihre Aufnahme oder Abgabe die Ladung des Atoms oder Moleküls - dies sind dann Ionen. 
• Besonders stabil sind Ionen, wenn durch die Aufnahme oder Abgabe der Elektronen die Edelgaskonfiguration erreicht wird, d.h. sich genau 8 Elektronen in der Valenzschale befinden.
• Geben Atome oder Moleküle Elektronen ab, haben sie eine positive Ladung und heißen Kationen.
• Nehmen Atome oder Moleküle Elektronen auf, haben sie eine negative Ladung und heißen Anionen.

Ionenladungszahl von Atomen bestimmen

• Zunächst müssen Sie wissen, wieviele Elektronen sich in der Valenzschale des Atoms im Grundzustand befinden.
• Die Anzahl der überflüssigen Elektronen in der Valenzschale ist gleich der negativen Ionenladungszahl.
• Ein Sauerstoff-Atom, das 8 Elektronen in der Valenzschale hat, hat eine Ionenladungszahl von 2-, denn ein Sauerstoff-Atom im Grundzustand hat nur 6 Elektronen in der Valenzschale. Geschrieben wird dies O^2-.
• Hat ein Atom hingegen zu wenige Elektronen in der Valenzschale, entspricht die Anzahl der fehlenden Elektronen der positiven Ionenladungszahl des Atoms.
• Ein Aluminium-Atom hat normaler Weise 3 Elektronen in der Valenzschale. Ist die Valenzschale leer, hat es eine Ionenladungszahl von 3+. Geschrieben wird dies Al³+. 

Ionenladungszahl von Molekülen bestimmen

• Um die Ionenladungszahl eines Moleküls zu bestimmen, zeichnen Sie am besten seine Lewisformel auf. 
• Die Elektronen eines bindenden Elektronenpaares werden zwischen den beiden verbundenen Atomen gleichmäßig verteilt (also erhält jedes ein Elektron). Nun muss gezählt werden, ob so auch im Molekül alle Atome so viele Elektronen besitzen, wie sie es als einzelne Atome im Grundzustand tun.

Als Beispiel können Ihnen das neutrale Ammoniak-Molekül NH₃ und das einfach positiv geladene Ammonium-Ion NH₄⁺ dienen:

• Im Ammoniak sind die drei Wasserstoff-Atome über eine Einfachbindung an das Stickstoff-Atom gebunden und das Stickstoff-Molekül hat zusätzlich ein freies Elektronenpaar.
• Die drei Wasserstoff-Atome haben jeweils ein Elektron aus dem bindenden Elektronenpaar, was ihrem Grundzustand entspricht.
• Das Stickstoff-Atom hat drei Elektronen aus den drei bindenen Elektronenpaaren und 2 aus dem freien Elektronenpaar. 5 Elektronen in der Valenzschale entsprechen beim Stickstoff dem Grundzustand.
• Da alle bindenden Ammoniak-Moleküle genauso viele Elektronen besitzen wie die einzelnen Atome im Grundzustand, ist das Molekül neutral.
• Im Ammonium-Ion sind die vier Wasserstoff-Atome über eine Einfachbindung an das Stickstoff-Atom gebunden.
• Wie im Ammoniak haben die vier Wasserstoff-Atome jeweils ein Elektron.
• Das Stickstoff-Atom hat vier Elektronen, ebenfalls aus den Einfachbindungen. Damit fehlt ihm im Vergleich zum Grundzustand ein Elektron. 
• Damit hat das Ammonium-Molekül insgesamt ein Elektron zu wenig und eine Ionenladungszahl von 1+.