Periodiek systeem met ladingen

Wat is een ionlading?

Een atoom is neutraal omdat het evenveel protonen als elektronen heeft. Als het elektronen afstaat, wordt het een positief ion (een kation), en als het elektronen opneemt, wordt het een negatief ion (een anion). De lading is het aantal afgestane of opgenomen elektronen: een natriumatoom dat één elektron afstaat, wordt Na⁺, met een lading van +1, en een chlooratoom dat er één opneemt, wordt Cl⁻, met een lading van −1.

Atomen staan meestal net genoeg elektronen af of nemen er net genoeg op om dezelfde elektronenconfiguratie te krijgen als het dichtstbijzijnde edelgas. Die volle buitenste schil is bijzonder stabiel, en daarom volgen de ladingen het groepsnummer zo nauwkeurig.

Zo vind je de lading aan de hand van de groep

Bij hoofdgroepelementen geeft de groep de lading. Metalen in groep 1 vormen +1-ionen, metalen in groep 2 vormen +2-ionen en aluminium in groep 13 vormt +3. Aan de rechterkant van de tabel keert het patroon om voor de niet-metalen en halfmetalen: die in groep 15 nemen −3, die in groep 16 nemen −2 en de halogenen in groep 17 nemen −1, omdat het opnemen van drie, twee of één elektron hun buitenste schil compleet maakt. Metalen lager in deze groepen, zoals bismut (+3, +5), vormen in plaats daarvan positieve ionen. Groep 18 wordt weergegeven als 0, omdat de edelgassen al een volle schil hebben.

Koolstof, silicium en germanium in groep 14 worden weergegeven als ±4, en boor als +3, de ladingen die uit hun groep volgen. In de praktijk delen deze elementen, net als veel niet-metalen, meestal elektronen in covalente bindingen in plaats van eenvoudige ionen te vormen. Waterstof wordt met twee ladingen weergegeven: +1, zoals in zuren, en −1 in metaalhydriden zoals natriumhydride (NaH).

Overgangsmetalen en andere uitzonderingen

Overgangsmetalen volgen geen eenvoudige groepsregel. Ze staan eerst hun buitenste s-elektronen af en kunnen daarna ook enkele d-elektronen afstaan, zodat veel van hen meer dan één ion vormen. IJzer wordt weergegeven als +2, +3 en koper als +1, +2, terwijl tin en lood, twee metalen na de overgangsmetalen, worden weergegeven als +2, +4. Zink (+2) en zilver (+1) zijn handige uitzonderingen met één gebruikelijke lading. Als een metaal meer dan één lading heeft, komt de lading als Romeins cijfer in de naam: ijzer(II)chloride is FeCl₂ en ijzer(III)chloride is FeCl₃.

Bij de superzware elementen van meitnerium (109) tot oganesson (118) zijn maar een paar atomen gemaakt, dus hun ladingen zijn onbekend en verschijnen als een streepje. Ladingen zijn niet hetzelfde als oxidatietoestanden, die ook covalente verbindingen omvatten; de weergave met oxidatietoestanden toont die.

Uitgewerkt voorbeeld: aluminiumoxide

Aluminium staat in groep 13 en wordt weergegeven als +3. Zuurstof staat in groep 16 en wordt weergegeven als −2. In een ionverbinding moeten de positieve en negatieve ladingen elkaar opheffen, en de kleinste aantallen ionen die dat doen zijn twee aluminiumionen en drie oxide-ionen: 2 × (+3) + 3 × (−2) = 0. De formule van aluminiumoxide is dus Al₂O₃. Dezelfde methode werkt voor elk paar ionen, zoals magnesium (+2) en chloor (−1), die MgCl₂ geven.