Ionengleichung aufstellen und richtig kürzen
Du lernst, gelöste Ionen einzeln darzustellen, Zuschauerionen zu kürzen und Atome sowie Ladung zu prüfen.
Kurz gesagt
Eine Ionengleichung zeigt die an einer Reaktion beteiligten Ionen einzeln. Unveränderte Zuschauerionen kürzt du auf beiden Seiten; übrig bleibt der eigentliche Teilchenvorgang, etwa die Bildung von Wasser aus Wasserstoff- und Hydroxid-Ionen.
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.
Deine Lernziele
Eine Stoffgleichung nennt die Stoffe. In der vollständigen Ionengleichung stehen gelöste Ionen einzeln. Ein Ion ist ein elektrisch geladenes Teilchen. Nach dem Kürzen bleiben die Teilchen, die sich bei der Reaktion verändern. Bei der Neutralisation von Salzsäure und Natronlauge reagieren Wasserstoff-Ionen und Hydroxid-Ionen zu Wasser. Natrium- und Chlorid-Ionen bleiben unverändert.
Lies die Zeichen getrennt: In \ce{SO4^2-} nennt der kleine Index 4 vier Sauerstoffatome neben einem Schwefelatom. Das hochgestellte 2− ist die Ladung des ganzen Sulfat-Ions. Eine Zahl vor der Formel zählt ganze Teilchen: \ce{2 Na+} sind zwei Natrium-Ionen, also zwei Natriumatome mit zusammen +2 Ladung. In \ce{Ca(NO3)2} steht der Index 2 hinter der Klammer für zwei NO₃-Gruppen: ein Calciumatom, zwei Stickstoffatome und sechs Sauerstoffatome. Er ist keine Ladung.
Die Atomzahl und die Gesamtladung prüfst du getrennt. Bei \ce{Ca^2+} und \ce{2 NO3-} stehen zusammen ein Calcium-, zwei Stickstoff- und sechs Sauerstoffatome; genau diese Anzahlen hat \ce{Ca(NO3)2}. Die Ionenladungen ergeben +2 zusammen mit zweimal −1, also 0. Zum Ausgleichen oder Kürzen änderst du weder Index noch Ladung.
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.
Merke: Kürzen darfst du nur Teilchen, die auf beiden Seiten identisch vorkommen. Ein Ion, das nur auf einer Seite steht, ist kein Zuschauerion.
Beispiel: So gehst du vor
- 1Prüfe zuerst, ob die Stoffgleichung nach Atomen ausgeglichen ist.
- 2Schreibe die gelösten Ionen einzeln; Wasser bleibt als \ce{H2O} erhalten.
- 3Prüfe auf beiden Seiten Atomzahl und Gesamtladung.
- 4Markiere nur Ionen gleicher Art und Anzahl auf beiden Seiten.
- 5Kürze diese Ionen paarweise und prüfe beide Bilanzen erneut.
Teste dich
Für die Neutralisation lautet die Stoffgleichung:
\ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O}
Die vollständige Ionengleichung zeigt die gelösten Ionen. Die Schreibweise \ce{H+} ist hier eine vereinfachte Kurzform für Oxonium-Ionen \ce{H3O+} in Wasser:
\begin{aligned}\ce{H+ + Cl- + Na+ + OH-}\\\to\ce{Na+ + Cl- + H2O}\end{aligned}
Natrium-Ionen und Chlorid-Ionen stehen unverändert auf beiden Seiten. Du kürzt sie paarweise. Wasserstoff-Ionen und Hydroxid-Ionen reagieren:
\ce{H+ + OH- -> H2O}
Links und rechts stehen je zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom. Die Gesamtladung ist auf beiden Seiten null.
Drei Aufgaben sind verschieden: Für eine Verhältnisformel suchst du das kleinste elektrisch neutrale Ionenverhältnis. Beim Ausgleichen einer Reaktionsgleichung wählst du Koeffizienten für gleiche Atomzahlen. Bei einer Ionengleichung kürzt du unveränderte Ionen. Zum Vergleich: Zwei Aluminium-Ionen mit je +3 und drei Oxid-Ionen mit je −2 ergeben insgesamt null; daraus folgt \ce{Al2O3}. Bei der Bildung aus den Elementen werden dagegen Koeffizienten gesetzt:
\ce{4 Al + 3 O2 -> 2 Al2O3}
Beispiel
- 1Links und rechts gibt es je zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom.
- 2Die Ladung links beträgt +1+(-1)=0; Wasser rechts ist ungeladen.
- 3Damit stimmen Atomzahl und Gesamtladung der gekürzten Gleichung.
Teste dich
Eine Schülerin kürzt in der vollständigen Ionengleichung nur Natrium-Ionen:
\begin{aligned}\ce{H+ + Cl- + Na+ + OH-}\\\to\ce{Na+ + Cl- + H2O}\end{aligned}
Danach bleibt zunächst:
\begin{aligned}\ce{H+ + Cl- + OH-}\\\to\ce{Cl- + H2O}\end{aligned}
Die Chlorid-Ionen stehen noch unverändert auf beiden Seiten. Erst nach ihrem Kürzen ist das Ergebnis vollständig. In einer anderen Schreibweise entstehen Ionen erst rechts:
\ce{2 Na + Cl2 -> 2 Na+ + 2 Cl-}
Hier lässt sich kein Ion kürzen, denn links steht keines dieser Ionen.
Beispiel
- 1Das erste Ergebnis ist noch nicht vollständig gekürzt.
- 2\ce{Cl-} steht links und rechts unverändert und wird auf beiden Seiten entfernt.
- 3Übrig bleibt \ce{H+ + OH- -> H2O}; Atome und Gesamtladung stimmen.
Beispiel
- 1Die Natrium- und Chlorid-Ionen entstehen hier rechts.
- 2Zum Kürzen müsste das jeweilige Ion auch links unverändert vorkommen.
- 3Deshalb darfst du hier keines dieser Ionen kürzen.
Teste dich
Alles auf einen Blick
Ionengleichung
beteiligte Ionen einzeln darstellen; Atome und Gesamtladung prüfen
auf beiden Seiten identisch; paarweise kürzen
eigentlichen Teilchenvorgang zeigen; erneut Atome und Ladung prüfen
Verhältnisformel gleicht Ionenladungen aus; Reaktionsgleichung gleicht Atome mit Koeffizienten aus
Natrium- und Chlorid-Ionen kürzen
- 1Aus \ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O} entsteht die vollständige Ionengleichung.
- 2Schreibe die Ionen auf zwei Zeilen: \begin{aligned}\ce{H+ + Cl- + Na+ + OH-}\\\to\ce{Na+ + Cl- + H2O}\end{aligned}
- 3Kürze \ce{Na+} und \ce{Cl-} jeweils auf beiden Seiten.
- 4Die gekürzte Gleichung lautet \ce{H+ + OH- -> H2O}; Atome und Ladung sind ausgeglichen.
Fehler finden
Fehler in Zeile 4Die Natrium-Ionen müssen auf beiden Seiten wegfallen. Richtig ist \ce{Zn^2+ + 2 OH- -> Zn(OH)2}; Atome und Ladung stimmen dann.
Lückentext
In einer vollständigen Ionengleichung stehen die gelösten einzeln. Gleiche Ionen auf beiden Seiten heißen . Nach dem Kürzen müssen Atome und übereinstimmen.