# Ionen > For AI agents: use [llms.txt](https://nakafa.com/llms.txt) for the site index. Markdown versions are available by appending `.md` to content URLs or sending `Accept: text/markdown`. URL: https://nakafa.com/de/faecher/chemie/atombau/ionen Source: https://raw.githubusercontent.com/nakafaai/aksara/16d6b8e869d1a277313c65bbfc4b4a83efe77a46/packages/corpus/material/lesson/chemistry/structure-matter/ion/de.mdx Verstehen, wie Atome zu Ionen werden, Kationen und Anionen unterscheiden und die Elektronenzahl aus der Ionenladung berechnen. --- ## Wenn ein Atom nicht mehr neutral ist Ein neutrales Atom besitzt gleich viele Protonen und Elektronen. Ein **Ion** entsteht, wenn ein Atom oder eine Atomgruppe eine elektrische Gesamtladung trägt. Hier betrachten wir zunächst einatomige Ionen. OpenStax erklärt in [Atomic Structure and Symbolism](https://openstax.org/books/chemistry-atoms-first-2e/pages/2-3-atomic-structure-and-symbolism), dass ein Ion entsteht, sobald Elektronen- und Protonenzahl nicht mehr übereinstimmen. Protonen sitzen im Kern und werden bei einfachen chemischen Vorgängen nicht ausgetauscht. **Elektronen** sind die Teilchen, deren Zahl sich verändert. Die Protonenzahl bestimmt daher weiterhin das Element, während die Differenz zwischen Protonen und Elektronen die Ionenladung bestimmt. Eine einfache Möglichkeit, die Ladung abzulesen, ist das Vorzeichen. Protonen erhöhen den positiven Wert, während Elektronen den negativen Wert erhöhen. Wenn die Zählungen übereinstimmen, ist das Ergebnis $$0$$ oder neutral. Wenn die Elektronen abnehmen, bleibt die positive Ladung bestehen. Wenn die Elektronenzahl zunimmt, bleibt die negative Ladung bestehen. Visible text: Eine einfache Möglichkeit, die Ladung abzulesen, ist das Vorzeichen. Protonen erhöhen den positiven Wert, während Elektronen den negativen Wert erhöhen. Wenn die Zählungen übereinstimmen, ist das Ergebnis oder neutral. Wenn die Elektronen abnehmen, bleibt die positive Ladung bestehen. Wenn die Elektronenzahl zunimmt, bleibt die negative Ladung bestehen. ## Kationen und Anionen Ein positiv geladenes Ion heißt **Kation**. Es entsteht, wenn ein Atom Elektronen abgibt. Ein negativ geladenes Ion heißt **Anion**. Es entsteht, wenn ein Atom Elektronen aufnimmt. Das [IUPAC Gold Book](https://goldbook.iupac.org/terms/view/I03158) definiert ein Ion als atomares oder molekulares Teilchen mit elektrischer Nettoladung. Component: IonLab Props: - title: Simulator zur Ionenbildung - description: Folge dem Weg von links nach rechts: Ein neutrales Atom gibt Elektronen ab oder nimmt sie auf und wird zum Kation oder Anion. Protonen und Neutronen bleiben unverändert. - labels: { beforeChange: "Vorher", electronChange: "Elektronen verändern sich", afterChange: "Nachher", chooseIon: "Ionenbeispiel auswählen", neutralAtom: "Neutrales Atom", protons: "Protonen", neutrons: "Neutronen", electrons: "Elektronen", charge: "Ladung", samples: { "sodium-cation": { name: "Natriumion", type: "Kation", action: <>Gibt $$1$$ Elektron ab, }, "fluoride-anion": { name: "Fluoridion", type: "Anion", action: <>Nimmt $$1$$ Elektron auf, }, "lithium-cation": { name: "Lithium-Ion", type: "Kation", action: <>Gibt $$1$$ Elektron ab, }, "oxide-anion": { name: "Oxidion", type: "Anion", action: <>Nimmt $$2$$ Elektronen auf, }, }, } Visible text: { beforeChange: "Vorher", electronChange: "Elektronen verändern sich", afterChange: "Nachher", chooseIon: "Ionenbeispiel auswählen", neutralAtom: "Neutrales Atom", protons: "Protonen", neutrons: "Neutronen", electrons: "Elektronen", charge: "Ladung", samples: { "sodium-cation": { name: "Natriumion", type: "Kation", action: <>Gibt Elektron ab, }, "fluoride-anion": { name: "Fluoridion", type: "Anion", action: <>Nimmt Elektron auf, }, "lithium-cation": { name: "Lithium-Ion", type: "Kation", action: <>Gibt Elektron ab, }, "oxide-anion": { name: "Oxidion", type: "Anion", action: <>Nimmt Elektronen auf, }, }, } ## Die Ladung ergibt sich aus der Differenz Die sicherste Formel zum Ablesen der Ionenladung lautet: ```math q = p^+ - e^- ``` Das Symbol $$q$$ ist die Ionenladung, $$p^+$$ ist die Anzahl der Protonen und $$e^-$$ ist die Anzahl der Elektronen. Visible text: Das Symbol ist die Ionenladung, ist die Anzahl der Protonen und ist die Anzahl der Elektronen. Für die Elektronenzahl eines Ions wird dieselbe Formel umgestellt: ```math e^- = p^+ - q ``` Beispiel für Natrium: ```math \begin{aligned} {}^{23}_{11}\mathrm{Na}^{+} &: p^+ = 11,\ q = +1 \\ e^- &= 11 - (+1) \\ &= 10 \end{aligned} ``` Fluorid-Beispiel: ```math \begin{aligned} {}^{19}_{9}\mathrm{F}^{-} &: p^+ = 9,\ q = -1 \\ e^- &= 9 - (-1) \\ &= 10 \end{aligned} ``` Das negative Vorzeichen in $$\mathrm{F}^{-}$$ bedeutet, dass es mehr Elektronen als Protonen gibt. Deshalb wird $$9 - (-1)$$ zu $$10$$. Visible text: Das negative Vorzeichen in bedeutet, dass es mehr Elektronen als Protonen gibt. Deshalb wird zu . ## Was sich ändert und was bleibt Wenn ein Atom zum Ion wird, darf nicht jede Zahl verändert werden. Jede Teilchenart wird einzeln betrachtet. | Teil zum Lesen | Wenn sich ein Ion bildet | Wirkung | | :----------- | :---------------- | :----- | | Protonen | Bleiben gleich | Das Element ändert sich nicht. | | Neutronen | Bleiben beim selben Isotop gleich | Die Massenzahl ändert sich nicht. | | Elektronen | Ändern sich | Die Ionenladung ändert sich. | $$\mathrm{Na}$$ und $$\mathrm{Na}^{+}$$ sind deshalb beide Natrium: Ihre Protonenzahl bleibt $$11$$. $$\mathrm{Na}^{+}$$ besitzt jedoch nur $$10$$ statt $$11$$ Elektronen. Visible text: und sind deshalb beide Natrium: Ihre Protonenzahl bleibt . besitzt jedoch nur statt Elektronen. ## Ausgearbeitete Tabelle für Ionenzählungen Die Tabelle zeigt die vollständige Rechnung. Von links nach rechts gelesen liefert die Ordnungszahl $$Z$$ die Protonenzahl, $$A - Z$$ die Neutronenzahl und $$q = p^+ - e^-$$ den Zusammenhang zwischen Ladung und Elektronenzahl. Visible text: Die Tabelle zeigt die vollständige Rechnung. Von links nach rechts gelesen liefert die Ordnungszahl die Protonenzahl, die Neutronenzahl und den Zusammenhang zwischen Ladung und Elektronenzahl. | Symbol | Ordnungszahl | Massenzahl | Ladung | Protonen | Elektronen | Neutronen | | :----- | :------------ | :---------- | :----- | :------ | :-------- | :------- | | $${}^{7}_{3}\mathrm{Li}$$ | $$3$$ | $$7$$ | $$0$$ | $$3$$ | $$3$$ | $$4$$ | | $${}^{7}_{3}\mathrm{Li}^{+}$$ | $$3$$ | $$7$$ | $$+1$$ | $$3$$ | $$2$$ | $$4$$ | | $${}^{16}_{8}\mathrm{O}$$ | $$8$$ | $$16$$ | $$0$$ | $$8$$ | $$8$$ | $$8$$ | | $${}^{16}_{8}\mathrm{O}^{2-}$$ | $$8$$ | $$16$$ | $$-2$$ | $$8$$ | $$10$$ | $$8$$ | | $${}^{27}_{13}\mathrm{Al}$$ | $$13$$ | $$27$$ | $$0$$ | $$13$$ | $$13$$ | $$14$$ | | $${}^{27}_{13}\mathrm{Al}^{3+}$$ | $$13$$ | $$27$$ | $$+3$$ | $$13$$ | $$10$$ | $$14$$ | Visible text: | Symbol | Ordnungszahl | Massenzahl | Ladung | Protonen | Elektronen | Neutronen | | :----- | :------------ | :---------- | :----- | :------ | :-------- | :------- | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ### Die Lithiumzeile überprüfen Nehmen wir $${}^{7}_{3}\mathrm{Li}^{+}$$. Die Ordnungszahl $$3$$ bedeutet $$3$$ Protonen. Bei der Ladung $$+1$$ ergibt sich folgende Elektronenzahl: Visible text: Nehmen wir . Die Ordnungszahl bedeutet Protonen. Bei der Ladung ergibt sich folgende Elektronenzahl: ```math e^- = 3 - (+1) = 2 ``` Seine Neutronenzahl ergibt sich aus der Massenzahl: ```math n^0 = 7 - 3 = 4 ``` Bei Unsicherheit hilft die Ladungsrechnung als Ausgangspunkt. Kationen besitzen weniger Elektronen als Protonen, Anionen dagegen mehr.