Atome werden zu Ionen

Manchmal zeichnen wir Atome als Kugeln mit glatten Oberflächen. Das ist jedoch stark vereinfacht. Ein Atom besteht aus einem Kern in der Mitte und einer Wolke von Elektronen, die um den Kern herumwirbeln. Und die Elektronenwolke selbst ist unterteilt in Elektronenschalen. Die außenliegenden Elektronen – Valenzelektronen genannt – sind der Grund, dass überhaupt chemische Reaktionen stattfinden.

Kleinere Atome mit nur einer Elektronenschale können maximal zwei Elektronen halten. In größeren Atomen kann die Valenzschale maximal acht Elektronen halten, egal wie groß die Atome werden. Genau acht Valenzelektronen zu haben, ist etwas Besonderes. Es gibt dem Atom eine Art Stabilität. Hier ist ein Chloratom.

Es hat in seiner äußeren Schale ursprünglich sieben Elektronen. Mit nur einem Elektron mehr würde es die magische Anzahl für Stabilität erreichen. Chlor will dieses zusätzliche Elektron so sehr,... ...dass es dieses fast jedem anderen Stoff entziehen kann. Deshalb ist Chlor so reaktionsfreudig. Zu Beginn ist das Chloratom neutral.

Es hat die gleiche Menge an positiven Protonen und negativen Elektronen. Erhält es das zusätzliche Elektron, wird das Chloratom zu einem negativen Ion... mit einer Ladung von minus 1. Wir schreiben das als C-L-minus. Als Ion ist es überhaupt nicht reaktionsfreudig.

Jetzt, wo es acht Elektronen in seiner Außenschale hat, braucht es keine weiteren Elektronen zu stehlen. Manche Atome ändern ihren Namen, wenn sie Ionen bilden. Das Ion von Chlor wird Chlorid-Ion genannt. Hier ist ein weiteres Atom: Sauerstoff. Es hat zunächst sechs Elektronen in der äußeren Schale, will also noch zwei weitere haben, um die magische Zahl von acht zu erreichen.

Wenn es zwei Elektronen aufnimmt, bekommt es eine Ladung von minus zwei. Das Ion nennt man Sauerstoffion. Wir schreiben es so: O-zwei-minus. Hat ein Atom also eine fast vollständige Außenschale, will es mehr Elektronen aufnehmen. Aber was ist mit Atomen, die anfangs nur wenige Elektronen auf ihrer Außenschale haben?

Sehen wir uns Aluminium an. In seiner äußeren Schale befinden sich nur drei Elektronen. Man könnte meinen, dass fünf weitere die Lösung wären. Es gibt jedoch Grenzen, wie viele zusätzliche Elektronen ein Atom aufnehmen kann. Das Aluminiumatom kann stattdessen seine Valenzelektronen loswerden.

Alle Metalle bilden auf diese Weise Ionen. Heißt das, dass das Aluminiumatom nun null Elektronen auf seiner Außenschale hat? Nein, tut es nicht. Und die hatte von Anfang an bereits acht Elektronen. Wenn es die Elektronen aus der dritten Schale verliert, dann wird die zweite Schale zur Außenschale.

Und die hatte von Anfang an bereits acht Elektronen. Wenn ein Atom Elektronen verliert, wie es bei Metallatomen der Fall ist, wird es ein positiv geladenes Ion. Das Aluminiumatom verliert drei Elektronen, seine Ladung ist dann also plus drei. Das schreibt sich so: A-L-drei-plus. Atome, die positive Ionen bilden, ändern ihre Namen nicht.

Dieses wird also einfach Aluminiumion genannt. Viele der Elemente um uns herum existieren in der Regel in ihrer Ionenform. Und Ionen sind genau wie Atome, nur mit weniger – oder mehr – Elektronen.