Ein Ion ist ein geladenes Atom oder Molekül. Atome oder Moleküle haben im neutralen Zustand genau so viele negativ geladene Elektronen wie positiv geladene Protonen. Ionen entstehen, wenn ein Atom oder Molekül ein oder mehrere Elektronen weniger oder mehr als im Neutralzustand haben. Ionen sind bei Elektronenmangel positiv und bei Elektronenüberschuss negativ geladen.
Wo kommen Ionen vor?
Auf dem Etikett von Mineralwasser sieht man häufig die Bezeichnungen wie:
Bei Mineralwasser handelt es sich um eine Art Grundwasser, das natürlich auch mit Gestein in Kontakt gekommen ist. Da auch Gesteine nichts anderes sind als Vermischungen von Mineralien (= Salze bzw. salzartige Verbindungen), stammen die Ionen also aus den Salzen, die sich im Wasser gelöst haben.
Zudem finden Ionen viele technische Anwendungen.
Wie bilden sich Ionen?
Ionen bilden sich aus Atomen, wenn diese Elektronen abgeben oder aufnehmen. Dies erfolgt, weil jedes Atom die Edelgaskonfiguration anstrebt. Die Außenschale soll "vollständig" sein, d.h sie soll 8 Außenelektronen haben bis auf die Stoffe der ersten Periode, denn die haben maximal zwei Elektronen auf deren Außenschale. Obwohl die Trennung von Ladungen einen Energieaufwand verursacht, können die gebildeten Ionen energetisch günstig sein, wenn sie besonders stabile Konfigurationen haben, zum Beispiel wenn sie die Oktettregel erfüllen.
Kationen
Positiv geladene Ionen, sogenannte Kationen, werden gebildet, wenn Atome Elektronen abgeben. Da der Atomkern nach wie vor die gleiche positive Ladung besitzt (im neutralen Atom entspricht die Anzahl der Protonen im Kern exakt der Anzahl der ihn umgebenden Elektronen), erscheint das Ion in seiner Gesamtheit als ein positiv geladenes Teilchen.
Beispiel: Metall-Ionen sind in der Regel positiv geladen. Gleichung für die Natrium-Ionen-Bildung: Gleichung für die Magnesium-Ionen-Bildung:
Anionen
Negativ geladene Ionen, sogenannte Anionen werden gebildet, indem Atome Elektronen aufnehmen. Dadurch entsteht ein Überschuss an Elektronen (negative Ladungsträger), der durch die vorhandenen Protonen (positive Ladungsträger) nicht mehr ausgeglichen wird – die negativen Ladungen überwiegen, das Ion ist negativ geladen.
Beispiel: Nichtmetall-Ionen sind in der Regel negativ geladen. Gleichung für die Chlorid-Ionen-Bildung: Gleichung für die Sulfid-Ionen-Bildung:
Bewegliche Ionen bilden sich spontan, wenn Salze in polaren Lösungsmitteln (Wasser) gelöst werden, z. B.
