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Anion
Die Bezeichnung verweist darauf, dass es sich im elektrischen Feld, etwa bei einer Elektrolyse, stets zur positiv geladenen Anode hin bewegt. Anionen entstehen …
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Begriff, Bildung und Bedeutung
Ein Anion ist ein negativ geladenes Ion. Im elektrischen Feld, zum Beispiel bei der Elektrolyse, wandert es zur positiv geladenen Anode. Anionen entstehen aus Atomen oder Molekülen durch Aufnahme von Elektronen oder durch Abgabe von Wasserstoff-Ionen H⁺ (Protonen).
Mit Kationen, also positiv geladenen Ionen, bilden Anionen zahlreiche Verbindungen. Oxid-Ionen O²⁻ und Sulfid-Ionen S²⁻ bilden beispielsweise Oxide beziehungsweise Sulfide; solche Stoffe sind als Bestandteile vieler Erze und Gesteine für Mineralogie und Metallurgie wichtig. Alle Salze bestehen aus Kationen und Anionen. Sie werden häufig nach ihrem Anion in Stoffklassen wie Sulfate, Carbonate oder Chloride eingeteilt. „Sulfat“ kann daher sowohl das einzelne Sulfat-Ion als auch die Stoffklasse der Sulfate bezeichnen.
Zur qualitativen Identifikation von Anionen in Lösungen dienen Anionennachweise sowie Geräte und Methoden der instrumentellen Analytik. Da fast jedes Atom oder Molekül unter geeigneten Bedingungen negativ geladen sein kann, gibt es sehr viele mögliche Anionen.
Säurereste und einfache Element-Anionen
Säurerest-Ionen, auch Säurereste, leiten sich von Säuren ab. Gibt eine Säure HₙA Protonen ab, entsteht nach dem Schema HₙA ⇌ n H⁺ + Aⁿ⁻ ein Säurerest Aⁿ⁻. Das Schema beschreibt eine Dissoziation, keine Reaktion in einer Lösung. Als Säurereste gelten sowohl vollständig deprotonierte Ionen wie S²⁻, SO₄²⁻ und CO₃²⁻ als auch unvollständig deprotonierte Ionen wie HCO₃⁻.
Einfache Element-Anionen kommen vor allem in binären Verbindungen vor, die aus zwei Elementen bestehen. Ihre Namen enden nach den Regeln der chemischen Nomenklatur meist auf „-id“. Bei der Benennung wird zuerst der kationische und zuletzt der anionische Teil genannt, etwa bei Natriumchlorid.
Zu diesen Anionen zählen Halogenide X⁻ wie Fluorid F⁻, Chlorid Cl⁻, Bromid Br⁻, Iodid I⁻, Astatid At⁻ und Triiodid(1−) I₃⁻. Wichtige Anionen der 6. Hauptgruppe sind Hydroxid OH⁻, Oxid O²⁻, Hyperoxid O₂⁻, Peroxid O₂²⁻, Ozonid O₃⁻, Hydrogensulfid HS⁻, Sulfid S²⁻ und Disulfid S₂²⁻. Weitere Beispiele sind Nitrid N³⁻, Phosphid P³⁻, Carbid C⁴⁻, Silicid Si⁴⁻, Borid Bˣ⁻ und Hydrid H⁻. Von der zweiten Hauptgruppe sind keine stabilen Element-Anionen bekannt; es gibt nur einige intermetallische Phasen mit elektropositiveren Metallen, etwa Beryllide MₓBeᵧ.
Sauerstoffhaltige komplexe Anionen
Komplexe, sauerstoffhaltige Molekülanionen heißen häufig Oxoanionen. Ihre Namen enden in der Regel auf „-it“ oder „-at“. Verschiedene Oxidationsstufen des Zentralatoms werden oft durch Präfixe unterschieden: hypo- bedeutet „unter-“, per- „über-“. Nach den Regeln der Komplexchemie können diese Anionen auch als Oxo-Verbindungen benannt werden; Sulfite heißen dann Trioxosulfate, Sulfate Tetraoxosulfate.
Bei den Halogenen zeigen Reihen wie Hypochlorit ClO⁻, Chlorit ClO₂⁻, Chlorat ClO₃⁻ und Perchlorat ClO₄⁻ die unterschiedlichen Bezeichnungen. Vergleichbare Reihen gibt es für Brom und Iod. Wichtige Anionen der 6. Hauptgruppe sind Hydrogensulfit HSO₃⁻, Sulfit SO₃²⁻, Hydrogensulfat HSO₄⁻, Sulfat SO₄²⁻, Thiosulfat S₂O₃²⁻ und Peroxodisulfat S₂O₈²⁻.
Zu den wichtigen Anionen der 5. und 4. Hauptgruppe gehören Nitrit NO₂⁻, Nitrat NO₃⁻, Dihydrogenphosphat H₂PO₄⁻, Hydrogenphosphat HPO₄²⁻, Phosphat PO₄³⁻, Hydrogencarbonat HCO₃⁻, Carbonat CO₃²⁻ und Silikat SiO₄⁴⁻. Genannt werden außerdem Borat BO₃³⁻ beziehungsweise B₄O₇²⁻ sowie Aluminate. Oxoanionen von Nebengruppenelementen sind unter anderem Chromat CrO₄²⁻, Dichromat Cr₂O₇²⁻, Permanganat MnO₄⁻, Molybdat MoO₄²⁻ und Wolframat WO₄²⁻.
Weitere Molekül- und Halogenkomplex-Anionen
Bei weiteren Molekül-Anionen ist die Nomenklatur uneinheitlich: Manche Namen enden auf „-id“, andere auf „-at“. Beispiele sind Cyanat OCN⁻, Thiocyanat SCN⁻, Cyanid CN⁻, Amid NH₂⁻ und Azid N₃⁻.
Halogenkomplexe enthalten Halogenatome in einem komplexen Anion. Beispiele sind Tetrachloroaurat AuCl₄⁻, Tetrachloroaluminat AlCl₄⁻, Tetrafluoroborat BF₄⁻, Hexachloroplatinat PtCl₆²⁻, Hexafluoroantimonat SbF₆⁻, Hexafluorophosphat PF₆⁻ und Hexafluorosilicat SiF₆²⁻.
Organische und besondere Anionen
Bei organischen Anionen bezeichnen die Namen jeweils sowohl das Anion als auch das Salz der genannten Säure. Dazu gehören Acetat aus Essigsäure, Formiat aus Ameisensäure, Lactat aus Milchsäure, Citrat aus Zitronensäure, Oxalat aus Oxalsäure, Malat aus Äpfelsäure, Pyruvat aus Brenztraubensäure und Tartrat aus Weinsäure.
Auch freie Elektronen können als Anionen wirken. Salze, die mithilfe starker Komplexbildner, genauer Kryptanden, kristallisiert werden können, heißen Elektride. Außerdem sind Superatom-Anionen bekannt.
