Ionenzustand

Der Ionenzustand, oft als Oxidationszustand bezeichnet, ist eine formale Ladung, die einem Atom in einem chemischen Stoff zugesprochen wird, um Elektronenbilanz und Reaktionsabläufe zu beschreiben. Er dient als Werkzeug zur Erfassung, wie viele Elektronen ein Atom formal gewonnen oder verloren hat, unabhängig von der tatsächlichen Elektronendichte im Molekül.

Die Zuordnung der Oxidationszahlen folgt bestimmten Regeln: Indem man die Gesamtladung des Elements oder Moleküls berücksichtigt, setzt man einzelnen Atomen Werte zu, sodass ihre Summe der Gesamtladung entspricht. In einem Elementzustand ist die Oxidationszahl null. Fluor hat immer -1. Wasserstoff hat in Verbindungen meist +1, in Metallhydriden -1. Sauerstoff hat in den meisten Verbindungen -2, in Peroxiden jedoch -1. Alkalimetalle haben +1, Erdalkaliemetalle +2. Halogene tragen in der Regel -1, es sei denn, sie sind stärker elektronegativ gebunden. Die Summe der Oxidationszahlen aller Atome in ein Molekül oder ein Mehratomion ergibt die Gesamtladung des Stoffes (bei neutralen Verbindungen 0, bei Ionen entsprechend der Ladung).

Beispiele: In NaCl hat Natrium +1 und Chlor -1. In Fe2O3 beträgt die Oxidationszahl von Eisen +3, von Sauerstoff -2. Im Ammoniumion NH4+ hat Stickstoff +3. In NO3- trägt Stickstoff +5 zur Gesamtladungsbalance bei.

Der Ionenzustand ist ein wichtiges Konzept in der Redoxchemie, der Stöchiometrie und der Elektronentransferanalyse. Er ist eine formale Größe und keine direkte Messgröße; reale Elektronenverteilung in Bindungen kann davon abweichen, weshalb weitere Konzepte wie partiale Ladungen oder Bindungseigenschaften zusätzlich berücksichtigt werden.