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Ionengleichung aufstellen und richtig kürzen
Eine Ionengleichung stellt Teilchen, die bei einer Reaktion als Ionen vorliegen, einzeln dar. So kannst du erkennen, welche Ionen unverändert bleiben und welche tatsächlich reagieren. Kürzt du alle unveränderten Ionen auf beiden Seiten, erhältst du die gekürzte Ionengleichung.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Was eine Ionengleichung sichtbar macht
In einer gewöhnlichen Reaktionsgleichung stehen Stoffformeln. Eine Ionengleichung stellt Stoffe, die in der Reaktion als Ionen vorliegen, als einzelne geladene Teilchen dar.
Zuschauerion
Ein Zuschauerion kommt auf der linken und auf der rechten Seite in gleicher Art und Anzahl vor. Es bleibt bei der betrachteten Reaktion unverändert und darf deshalb auf beiden Seiten gekürzt werden.
Nach dem Kürzen erkennst du den eigentlichen Teilchenvorgang. Bei der Neutralisation von Salzsäure mit Natronlauge reagieren Wasserstoff-Ionen und Hydroxid-Ionen zu Wasser. Natrium-Ionen und Chlorid-Ionen bleiben unverändert.
Kürzen darfst du nur Teilchen, die auf beiden Seiten identisch vorkommen. Ein Ion, das nur auf einer Seite steht, ist kein Zuschauerion.
So gehst du beim Kürzen vor
- Reaktionsgleichung prüfen: Vor dem Zerlegen müssen von jeder Atomsorte links und rechts gleich viele Atome stehen.
- Ionenschreibweise bilden: Schreibe die in der Reaktion als Ionen vorliegenden Stoffe als einzelne Ionen. Im Neutralisationsbeispiel bleibt Wasser als $\mathrm{H_2O}$ erhalten.
- Bilanz prüfen: Zähle Atome und vergleiche die Gesamtladung auf beiden Seiten.
- Zuschauerionen markieren: Suche identische Ionen mit gleicher Anzahl auf beiden Seiten.
- Auf beiden Seiten kürzen: Entferne nur diese unveränderten Ionen.
- Ergebnis erneut prüfen: Atomanzahl und Gesamtladung müssen weiterhin auf beiden Seiten übereinstimmen.
Die Koeffizienten vor Formeln geben die Anzahl der Teilchen oder Formeleinheiten an. Indizes innerhalb einer Formel gehören dagegen zum Stoff. Beim Ausgleichen oder Kürzen veränderst du nicht einfach einen Index.
Beispiel: eine Neutralisation vollständig kürzen
Die Stoffgleichung lautet:
$$\mathrm{HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O}$$
In der vollständigen Ionenschreibweise steht:
$$\mathrm{H^+ + Cl^- + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + Cl^- + H_2O}$$
Nun vergleichst du beide Seiten:
- $\mathrm{Na^+}$ steht links und rechts unverändert. Es wird gekürzt.
- $\mathrm{Cl^-}$ steht links und rechts unverändert. Es wird ebenfalls gekürzt.
- $\mathrm{H^+}$ und $\mathrm{OH^-}$ kommen nur links vor; sie reagieren.
- $\mathrm{H_2O}$ kommt nur rechts vor; es entsteht.
Damit bleibt die gekürzte Ionengleichung:
$$\mathrm{H^+ + OH^- \rightarrow H_2O}$$
Kontrolle der Ladung: Links ist die Gesamtladung $+1+(-1)=0$. Rechts ist Wasser ungeladen. Die Ladungsbilanz stimmt. Auch die Anzahl der Wasserstoff- und Sauerstoffatome ist auf beiden Seiten gleich.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
In der vollständigen Ionengleichung sind $\mathrm{Na^+}$ und $\mathrm{Cl^-}$ die . Nach dem Kürzen reagieren und zu .
Ionengleichung und Salzformel unterscheiden
Der Begriff „Ionengleichung“ wird manchmal ungenau verwendet. Drei Schreibaufgaben gehören auseinander:
- Verhältnisformel bilden: Die Ionenladungen bestimmen das kleinste elektrisch neutrale Zahlenverhältnis im Salz.
- Reaktionsgleichung ausgleichen: Koeffizienten sorgen dafür, dass links und rechts gleich viele Atome jeder Sorte stehen.
- Ionengleichung kürzen: Unveränderte Ionen werden auf beiden Seiten entfernt.
Für Aluminiumoxid gleichen zwei Aluminium-Ionen und drei Oxid-Ionen ihre Ladungen aus:
$$2\cdot(+3)+3\cdot(-2)=0$$
Daraus folgt die Verhältnisformel $\mathrm{Al_2O_3}$. Für die Bildung aus den Elementen lautet die ausgeglichene Reaktionsgleichung:
$$\mathrm{4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3}$$
Hier wurden Atome durch Koeffizienten ausgeglichen. Das ist noch nicht dasselbe wie das Kürzen von Zuschauerionen.
Selbst anwenden und Fehler finden
Eine Schülerin kürzt aus
$$\mathrm{H^+ + Cl^- + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + Cl^- + H_2O}$$
nur $\mathrm{Na^+}$ und erhält
$$\mathrm{H^+ + Cl^- + OH^- \rightarrow Cl^- + H_2O}$$
Aufgabe: Ist ihr Ergebnis schon vollständig gekürzt? Begründe und verbessere es.
Lösung: Nein. $\mathrm{Cl^-}$ steht weiterhin unverändert einmal links und einmal rechts. Es ist ebenfalls ein Zuschauerion und wird auf beiden Seiten gekürzt. Danach bleibt:
$$\mathrm{H^+ + OH^- \rightarrow H_2O}$$
Die Kontrolle bestätigt das Ergebnis: Links und rechts gibt es zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom; die Gesamtladung beträgt auf beiden Seiten null.
Betrachte nun die Schreibweise
$$\mathrm{2Na + Cl_2 \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^-}$$
Denkfrage: Darfst du $\mathrm{Na^+}$ oder $\mathrm{Cl^-}$ kürzen?
Lösung: Nein. Beide Ionen stehen nur rechts. Zum Kürzen müsste dasselbe Ion auch links unverändert vorkommen. Hier zeigt die Schreibweise stattdessen die Bildung der Ionen im Produkt.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Ionengleichung
- vollständige Schreibweise
- beteiligte Ionen einzeln darstellen
- Atome und Gesamtladung prüfen
- Zuschauerionen
- auf beiden Seiten identisch
- paarweise kürzen
- gekürzte Schreibweise
- eigentlichen Teilchenvorgang zeigen
- erneut Atome und Ladung prüfen
- Abgrenzung
- Verhältnisformel gleicht Ionenladungen aus
- Reaktionsgleichung gleicht Atome mit Koeffizienten aus
- vollständige Schreibweise
Abschluss-Check
Du bist fertig, wenn du die vollständige Schreibweise bilden, jedes gekürzte Ion begründen und das Ergebnis mit Atom- und Ladungsbilanz prüfen kannst.