Was sind mehratomige Ionen?

Eine geladene Atomgruppe

In einem mehratomigen Ion werden die Atome durch kovalente Bindungen zusammengehalten, dieselbe Art von Bindung, die ein Wassermolekül zusammenhält. Die Gruppe als Ganzes hat mehr oder weniger Elektronen als Protonen, daher trägt sie eine Nettoladung. Die Ladung gehört zum ganzen Ion und nicht zu einem einzelnen Atom, weshalb sie oben rechts an der vollständigen Formel steht, wie in SO₄²⁻. Ionen aus einem einzigen Atom, wie Na⁺ und Cl⁻, heißen einatomige Ionen.

In einer Verbindung verhält sich ein mehratomiges Ion wie ein einzelnes Ion. In Natriumnitrat, NaNO₃, bilden das Natrium-Ion (Na⁺) und das Nitrat-Ion (NO₃⁻) eine Ionenverbindung, und wenn sich das Salz in Wasser löst, bleibt jedes Nitrat-Ion als eine Einheit zusammen.

Häufige mehratomige Ionen und ihre Ladungen

Zu den Ionen mit der Ladung −1 gehören Hydroxid (OH⁻), Nitrat (NO₃⁻), Nitrit (NO₂⁻), Hydrogencarbonat oder Bicarbonat (HCO₃⁻), Acetat (CH₃COO⁻), Permanganat (MnO₄⁻), Cyanid (CN⁻), Chlorat (ClO₃⁻) und Perchlorat (ClO₄⁻).

Zu den Ionen mit der Ladung −2 gehören Carbonat (CO₃²⁻), Sulfat (SO₄²⁻), Sulfit (SO₃²⁻), Chromat (CrO₄²⁻), Dichromat (Cr₂O₇²⁻) und Peroxid (O₂²⁻). Phosphat (PO₄³⁻) ist das häufigste −3-Ion. Die beiden positiven Ionen, denen du am häufigsten begegnest, sind Ammonium (NH₄⁺) und Hydronium (H₃O⁺), beide +1.

Beachte, dass Hydroxid, Cyanid und Peroxid auf -id enden, obwohl sie mehr als ein Atom enthalten. Die meisten Namen auf -id gehören zu einatomigen Ionen wie Chlorid (Cl⁻) und Oxid (O²⁻), daher lohnt es sich, diese als Ausnahmen auswendig zu lernen.

Das Muster -at und -it

Viele mehratomige Ionen sind Oxoanionen: ein Element, verbunden mit Sauerstoff. Wenn ein Element zwei solche Ionen mit derselben Ladung bildet, endet das mit mehr Sauerstoffatomen auf -at und das mit einem Sauerstoffatom weniger auf -it. Nitrat ist NO₃⁻ und Nitrit ist NO₂⁻; Sulfat ist SO₄²⁻ und Sulfit ist SO₃²⁻. Die Ladung bleibt gleich; nur die Anzahl der Sauerstoffatome ändert sich.

Chlor bildet eine Reihe von vier, was zwei Vorsilben hinzufügt. Per- bedeutet ein Sauerstoffatom mehr als beim -at-Ion, und hypo- bedeutet eines weniger als beim -it-Ion: Perchlorat (ClO₄⁻), Chlorat (ClO₃⁻), Chlorit (ClO₂⁻) und Hypochlorit (ClO⁻), das Ion im Haushaltsbleichmittel. Brom und Iod folgen demselben Muster, wie bei Bromat (BrO₃⁻), Iodat (IO₃⁻) und Periodat (IO₄⁻).

Wasserstoff hinzufügen

Fügt man einem negativen mehratomigen Ion ein Wasserstoff-Ion (H⁺) hinzu, entsteht ein neues Ion, dessen Ladung um eins weniger negativ ist. Carbonat (CO₃²⁻) wird zu Hydrogencarbonat (HCO₃⁻), auch Bicarbonat genannt, und Sulfat (SO₄²⁻) wird zu Hydrogensulfat (HSO₄⁻). Phosphat kann eines oder zwei aufnehmen: PO₄³⁻ wird zu Hydrogenphosphat (HPO₄²⁻) und dann zu Dihydrogenphosphat (H₂PO₄⁻).

Natron ist Natriumhydrogencarbonat, NaHCO₃: Ein Na⁺ gleicht ein HCO₃⁻ aus.

Formeln mit mehratomigen Ionen schreiben

Um die Formel einer Ionenverbindung zu schreiben, kombiniere die Ionen so, dass die Gesamtladung null ist, und schreibe das positive Ion zuerst. Wenn du von einem mehratomigen Ion mehr als eines brauchst, setze es in Klammern und schreibe die Zahl dahinter. Ändere niemals die Indizes innerhalb des Ions, denn das würde ein anderes Ion ergeben.

Natriumhydroxid: Na⁺ und OH⁻ gleichen sich 1:1 aus, daher lautet die Formel NaOH. Calciumnitrat: Ca²⁺ braucht zwei NO₃⁻-Ionen, daher ist es Ca(NO₃)₂. Ammoniumsulfat: Zwei NH₄⁺-Ionen gleichen ein SO₄²⁻ aus und ergeben (NH₄)₂SO₄. Aluminiumsulfat: Zwei Al³⁺-Ionen (insgesamt +6) gleichen drei SO₄²⁻-Ionen (insgesamt −6) aus und ergeben Al₂(SO₄)₃.

Um eine Verbindung zu benennen, nenne zuerst das positive und dann das negative Ion. CaCO₃ ist Calciumcarbonat, die Hauptverbindung in Kreide und Kalkstein, und KMnO₄ ist Kaliumpermanganat.