Ionenladung im Periodensystem der Elemente

Hier ist eine Tabelle mit allen bekannten Elementen. Das Periodensystem. Jedes Feld steht für ein Element. Die meisten Elemente sind Metalle. Reagieren Metalle mit anderen Stoffen, dann wollen sie Elektronen abgeben.

Wenn sie das tun, werden sie zu positiven Ionen. Einige Elemente sind Nichtmetalle. Die meisten Nichtmetalle wollen mehr Elektronen aufnehmen und werden so zu negativen Ionen. Nichtmetalle nehmen Elektronen auch auf andere Weise auf: indem sie sich verbinden. Sie teilen dann Elektronen miteinander – in kovalenten Bindungen.

Zwischen den Metallen und den Nichtmetallen findest du auch Elemente, die in keine der beiden Gruppen passen. Diese Elemente sind Halbmetalle. Die Grenze zwischen Metallen und Nichtmetallen ist nicht ganz gerade, sondern sieht eher wie eine Treppe aus. Und das macht die Sache etwas komplizierter. Warum?

Na, schau selbst. Bei einigen Stoffen sieht man leicht, welche ionische Ladung sie erhalten, wenn sie Elektronen abgeben oder aufnehmen. Das erkennst du daran, in welcher Spalte sie stehen. Alle Atome in der ersten Spalte wollen ein Elektron abgeben und bilden dann Ionen mit einer Ladung von plus eins. Die Elemente in der zweiten Spalte bilden "Zwei-Plus"-Ionen, indem sie zwei Elektronen abgeben.

Für diese Stoffe (die Übergangsmetalle) gibt es keine einfache Regel. Die Ionen, die sie bilden, können verschiedene Ladungen annehmen. Der Mittelteil kann verkleinert werden, um mehr Platz zu haben. Das Muster geht auf der anderen Seite bei den Übergangsmetallen weiter. Die Atome in dieser Spalte bilden Ionen mit einer Ladung von plus drei.

Aber nicht alle tun das. Warum? Weil hier die "Grenze" ist, wo die Halbmetalle anfangen. Und für Halbmetalle gilt diese Regel für ionische Ladung nicht. Nur Stoffe aus der Gruppe unterhalb der Halbmetalle nehmen eine Ladung von plus 3 an.

In den Spalten mit Ionen mit einer Ladung von +4 und +5 ist es dasselbe: Die ionischen Ladungen gelten nur für die unteren Reihen, unter den Halbmetallen. Diese Metalle können manchmal Ionen mit geringer Ladung bilden, höchstens aber mit plus 4 oder plus 5. Und was ist mit den Nichtmetallen auf der rechten Seite? Diese Spalten zeigen dir, wie viele Elektronen die Atome aufnehmen wollen. Ganz rechts gibt es Elemente, die überhaupt keine Elektronen wollen.

Du kannst sagen, dass sie eine Ladung von "null" annehmen. Die Spalte links daneben hat alle Atome, die ein Elektron aufnehmen wollen. Wenn sie das tun, erhalten sie eine Ladung von minus eins. Nichtmetalle können Elektronen auch anders aufnehmen, mit Hilfe von kovalenten Bindungen. Da diese Atome nur ein Elektron benötigen, genügt eine Bindung.

Ihre "Fähigkeit zur Bindung" – auch Ladungszahl genannt – ist eins. Gilt das für alle Atome in dieser Spalte? Nein, nicht für die Halbmetalle hier unten. Die Atome in der nächsten Spalte auf der linken Seite wollen zwei Elektronen aufnehmen. Sie bilden entweder zwei Bindungen oder nehmen zwei Elektronen auf und werden zu "Minus-Zwei"-Ionen.

Das gilt aber – wie eben – nur für die Elemente über den Halbmetallen. In dieser Spalte gibt es nur zwei Nichtmetalle. Sie nehmen entweder eine Ladung von minus drei an oder bilden drei Bindungen. Und hier ist nur ein Nichtmetall, das vier Bindungen bildet oder eine ionische Ladung von minus vier annimmt. Es gibt also eine allgemeine Regel, mit der du die positive Ladung von Metall-Ionen, die negative Ladung von Nichtmetall-Ionen und die Anzahl der Bindungen bestimmen kannst, die ein Nichtmetall bildet.

Zwischen den Metallen und den Nichtmetallen stehen die Halbmetalle. Für sie gilt diese allgemeine Regel nicht. Die Grenze zwischen Metallen und Nichtmetallen sieht wie eine Treppe aus. Das bedeutet: Es gibt nicht viele Metalle mit hoher positiver Ladung und nicht viele Nichtmetalle, die eine hohe negative Ladung annehmen oder eine hohe Anzahl von kovalenten Bindungen bilden.