2.1 Ioner

Atomer findes sjældent alene, for som regel er de bundet sammen i enten molekyler eller ionforbindelser. For at forstå ionforbindelser skal du først vide, hvad en ion er.

Hvad er en ion?

Et atom er elektrisk neutralt, fordi det har lige mange protoner og elektroner, som du lærte i afsnit 1.2. Men atomer kan afgive eller optage elektroner, og så er der ikke længere lige mange positive og negative ladninger. Atomet har dermed fået en ladning, og et atom med en ladning kaldes en ion.

Afgiver atomet elektroner, bliver der flere protoner end elektroner, og det giver en positiv ion.
Optager atomet elektroner, bliver der flere elektroner end protoner, og det giver en negativ ion.

Figur 1: Ladningsregnskab for natrium. Natriumionen har mistet én elektron og har derfor én positiv ladning i overskud.

Det er altid elektroner, der flytter sig. Antallet af protoner ændrer sig ikke, så en natriumion er stadig natrium.

Sådan skrives en ion

Ladningen skrives hævet efter atomsymbolet, og tallet står før fortegnet.

Ion	Betydning
Na⁺	har afgivet 1 elektron
Mg²⁺	har afgivet 2 elektroner
Cl⁻	har optaget 1 elektron
O²⁻	har optaget 2 elektroner

Er ladningen 1, skrives kun fortegnet: Na⁺ og ikke Na¹⁺.

Metaller afgiver elektroner

Natrium står i hovedgruppe 1 og har én elektron i yderste skal. For at få 8 elektroner i yderste skal er det lettest for natrium at afgive den ene elektron. Dermed er 2. skal med sine 8 elektroner blevet den yderste, og ædelgasreglen fra afsnit 1.3 er opfyldt.

Figur 2: Et natriumatom afgiver sin yderste elektron og bliver til en natriumion. Den stiplede cirkel viser den skal, der nu er tom.

Natriumionen har 11 protoner og 10 elektroner, så den har én positiv ladning i overskud og skrives Na⁺.

Na → Na⁺ + e⁻

Her står e⁻ for en elektron.

Magnesium står i hovedgruppe 2 og har to elektroner i yderste skal. Atomet afgiver dem begge og bliver til Mg²⁺.

Ikke-metaller optager elektroner

Chlor står i hovedgruppe 7 og har 7 elektroner i yderste skal. Atomet mangler altså kun én elektron for at have 8, og derfor er det lettest for chlor at optage en ekstra elektron.

Figur 3: Et chloratom optager en elektron og bliver til en chloridion. Den nye elektron er tegnet med orange.

Ionen har 17 protoner og 18 elektroner, så den har én negativ ladning i overskud og skrives Cl⁻. Den hedder en chloridion, og ionernes navne lærer du i afsnit 2.2.

Cl + e⁻ → Cl⁻

Oxygen står i hovedgruppe 6 og mangler to elektroner, så oxygen optager to elektroner og bliver til O²⁻. Nitrogen står i hovedgruppe 5, optager tre elektroner og bliver til N³⁻.

Forudsig ionen ud fra hovedgruppen

Hovedgruppens nummer fortæller, hvor mange elektroner atomet har i yderste skal. Derfor kan man forudsige, hvilken ion et grundstof fra en hovedgruppe danner.

Figur 4: Hovedgruppens nummer viser, hvilken ladning ionen får.

Reglen er:

Metaller i hovedgruppe 1, 2 og 3 afgiver deres yderste elektroner og danner positive ioner. Ladningen er den samme som hovedgruppens nummer.
Ikke-metaller i hovedgruppe 5, 6 og 7 optager elektroner, til de har 8 i yderste skal, og danner negative ioner. Ladningen er 8 minus hovedgruppens nummer.
Ædelgasserne i hovedgruppe 8 har allerede 8 elektroner i yderste skal og danner ikke ioner.

Grundstofferne i hovedgruppe 4 skulle afgive eller optage hele fire elektroner, og det sker sjældent. Carbon deler i stedet elektroner med andre atomer og danner molekyler.

Hydrogen står i hovedgruppe 1, men er et ikke-metal. Hydrogen kan afgive sin ene elektron og blive til H⁺, som er en vigtig ion i kemien om syrer og baser.

Undergruppernes metaller

Metallerne i undergrupperne danner også positive ioner, men deres ladning kan ikke forudsiges med ædelgasreglen. Flere af dem kan desuden danne mere end én slags ion.

Metal	Ioner
Jern	Fe²⁺ og Fe³⁺
Kobber	Cu⁺ og Cu²⁺
Sølv	Ag⁺
Zink	Zn²⁺

En ion er noget andet end et atom

En ion har helt andre egenskaber end det atom, den er dannet af. To ting er værd at huske.

Størrelsen ændrer sig. En natriumion er mindre end et natriumatom, fordi den har mistet hele sin yderste skal. En chloridion er større end et chloratom, fordi den ekstra elektron får elektronerne i yderste skal til at frastøde hinanden mere. Plusset i Na⁺ betyder altså ikke, at ionen er blevet større, men at den har mistet en negativ elektron.

Figur 5: Ioner har en anden størrelse end de atomer, de er dannet af.

Grundstoffet er det samme. Natriumionen har samme elektronstruktur som ædelgassen neon, nemlig (2, 8). Den er alligevel ikke blevet til neon, for kernen har stadig 11 protoner.

Kort sagt

En ion er et atom, der har afgivet eller optaget elektroner og derfor har en ladning. Ladningen er antallet af protoner minus antallet af elektroner.
Metaller afgiver elektroner og bliver til positive ioner, mens ikke-metaller optager elektroner og bliver til negative ioner.
Ionerne får 8 elektroner i yderste skal ligesom ædelgasserne.
I hovedgruppe 1, 2 og 3 er ladningen +, 2+ og 3+. I hovedgruppe 5, 6 og 7 er den 3−, 2− og −.
Metaller fra undergrupperne kan danne flere forskellige ioner, for eksempel Fe²⁺ og Fe³⁺.

Se alle opgaver til emnet “Ioner” (2.1)

I laboratoriet: Øvelse 2.1: Leder det strøm?