Periodiskt system med laddningar

Vad är en jonladdning?

En atom är neutral eftersom den har lika många protoner och elektroner. När den avger elektroner blir den en positiv jon (en katjon), och när den tar upp elektroner blir den en negativ jon (en anjon). Laddningen är antalet elektroner som avgetts eller tagits upp: en natriumatom som avger en elektron blir Na⁺, med laddningen +1, och en kloratom som tar upp en blir Cl⁻, med laddningen −1.

Atomer avger eller tar vanligen upp precis så många elektroner att de får samma elektronuppsättning som den närmaste ädelgasen. Det fulla yttre skalet är särskilt stabilt, vilket är anledningen till att laddningarna följer gruppnumret så nära.

Så hittar du laddningen utifrån gruppen

För huvudgruppsgrundämnen ger gruppen laddningen. Metaller i grupp 1 bildar +1-joner, metaller i grupp 2 bildar +2-joner och aluminium i grupp 13 bildar +3. På högra sidan av systemet vänds mönstret för ickemetallerna och halvmetallerna: de i grupp 15 tar −3, de i grupp 16 tar −2 och halogenerna i grupp 17 tar −1, eftersom upptagning av tre, två eller en elektron fullbordar deras yttre skal. Metaller längre ner i dessa grupper, som vismut (+3, +5), bildar i stället positiva joner. Grupp 18 visas som 0, eftersom ädelgaserna redan har ett fullt skal.

Kol, kisel och germanium i grupp 14 visas som ±4, och bor som +3, de laddningar som följer av deras grupp. I praktiken delar dessa grundämnen, liksom många ickemetaller, oftast elektroner i kovalenta bindningar i stället för att bilda enkla joner. Väte visas med två laddningar: +1, som i syror, och −1 i metallhydrider som natriumhydrid (NaH).

Övergångsmetaller och andra undantag

Övergångsmetaller följer ingen enkel gruppregel. De avger sina yttre s-elektroner först och kan sedan avge några d-elektroner också, så många av dem bildar mer än en jon. Järn visas som +2, +3 och koppar som +1, +2, medan tenn och bly, två metaller efter övergångsmetallerna, visas som +2, +4. Zink (+2) och silver (+1) är användbara undantag med en enda vanlig laddning. När en metall har mer än en laddning anges laddningen i namnet med en romersk siffra: järn(II)klorid är FeCl₂ och järn(III)klorid är FeCl₃.

För de supertunga grundämnena från meitnerium (109) till oganesson (118) har bara några få atomer någonsin framställts, så deras laddningar är okända och visas som ett streck. Laddningar är inte detsamma som oxidationstal, som också omfattar kovalenta föreningar; vyn med oxidationstal listar dem.

Räkneexempel: aluminiumoxid

Aluminium står i grupp 13 och visas som +3. Syre står i grupp 16 och visas som −2. I en jonförening måste de positiva och negativa laddningarna ta ut varandra, och de minsta antalen joner som gör det är två aluminiumjoner och tre oxidjoner: 2 × (+3) + 3 × (−2) = 0. Aluminiumoxids formel är därför Al₂O₃. Samma metod fungerar för vilket jonpar som helst, till exempel magnesium (+2) och klor (−1), som ger MgCl₂.