Τι είναι ένα ιόν;

Βασικές έννοιες

Σε αυτό το σεμινάριο, μάθετε τι είναι ιόν είναι και γιατί είναι σημαντικό στη χημεία.

Θέματα που καλύπτονται σε άλλα άρθρα

• Κατιόντα και ανιόντα
• Ηλεκτροχημεία
• Ενθαλπία δεσμού και εντροπία
• Ενέργεια ιονισμού
• Συγγένεια ηλεκτρονίων

Ορισμός ιόντων

Ένα ιόν είναι ένα άτομο ή μόριο με θετικό ή αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Ένα ιόν έχει φορτίο επειδή ο αριθμός των πρωτονίων δεν είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων. για να βρείτε τον αριθμό των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων, ανατρέξτε σε αυτό το άρθρο. Αυτή η ανισότητα έρχεται με την προσθήκη ή την αφαίρεση ηλεκτρονίων από ένα άτομο. μπορούν να απομακρυνθούν από ουδέτερα μόρια μέσω χημικών διεργασιών ή με σπάσιμο ομοιοπολικών δεσμών έτσι ώστε η κατανομή των ηλεκτρονίων να είναι άνιση. Ένα παράδειγμα θα μπορούσε να είναι η αντίδραση ενός ατόμου νατρίου με ένα άτομο χλωρίου, το οποίο σχηματίζει ένα θετικό κατιόν νατρίου και ένα αρνητικό ανιόν χλωρίου.

Εάν υπάρχουν περισσότερα πρωτόνια σε ένα άτομο, μετατρέπεται σε θετικά φορτισμένο ιόν ή κατιόν. Από την άλλη πλευρά, εάν υπάρχουν περισσότερα ηλεκτρόνια, είναι ένα αρνητικά φορτισμένο ιόν ή ένα ανιόν. Δεδομένου ότι τα αντίθετα φορτία έλκονται μεταξύ τους, τα κατιόντα και τα ανιόντα συνήθως αλληλεπιδρούν για να σχηματίσουν ιοντικές ενώσεις.

Ένα μόνο φορτισμένο άτομο υπολογίζεται ως μονοατομικό ιόν, ενώ δύο ή περισσότερα άτομα σχηματίζουν ένα πολυατομικό ιόν. Οι χημικοί χρησιμοποιούν τον όρο "zwitterion" για να αναφερθούν σε ένα καθαρό ουδέτερο μόριο που έχει φορτισμένες θέσεις – η μία πλευρά του μορίου θα μπορούσε να έχει θετικό φορτίο ενώ η άλλη πλευρά έχει αρνητικό φορτίο.

Χημικός τύπος ενός ιόντος

Το καθαρό φορτίο του μορίου γράφεται ως εκθέτης μετά τη χημική ονομασία/δομή. Ο αριθμός έρχεται πριν από το σύμβολο της χρέωσης. ένα κατιόν με φορτίο θα πρέπει να γράφεται ως 3+ αντί για +3. Επιπλέον, εάν υπάρχει ένα μόνο φορτίο, ανεξάρτητα από το αν είναι κατιόν ή ανιόν, δεν χρειάζεται να γράψετε έναν αριθμό. απλά γράψτε το πρόσημο που δείχνει θετικό ή αρνητικό φορτίο. Μερικές φορές, οι χημικοί γράφουν τα ιόντα με τα φορτία τους να είναι λατινικοί αριθμοί. Αυτό υποδηλώνει σε ποια κατάσταση οξείδωσης βρίσκεται το ιόν. Για παράδειγμα, ο σίδηρος μπορεί να γραφτεί ως Fe(II) για να δηλώσει ότι είναι Fe. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μονοατομικά ιόντα, όχι για πολυατομικά ιόντα.

Χαρακτηριστικά ιόντων

Στην κατάσταση που μοιάζει με αέριο, τα ιόντα μπορούν να αντιδρούν πολύ και γρήγορα με ιόντα αντίθετου φορτίου. Από την άλλη πλευρά, μπορούν επίσης να εμφανιστούν σε υγρή ή στερεή κατάσταση ως διαλυτωμένα ιόντα. Αυτό συμβαίνει όταν τα άλατα και οι διαλύτες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, όπως το χλωριούχο νάτριο και το νερό. Αυτά τα ιόντα είναι πιο σταθερά επειδή αλληλεπιδρούν με τον διαλύτη, γεγονός που μειώνει την ανάγκη για απώθηση. αυτό άλλαξε την ενέργεια και την εντροπία τους.

Ανάλογα με το αν ένα άτομο είναι κατιόν ή ανιόν, έχει διαφορά μεγέθους σε σύγκριση με το μητρικό μόριο. αυτό έχει να κάνει με τα ηλεκτρόνια και την ενέργεια απώθησής τους. Σε ένα κατιόν, υπάρχουν λιγότερα ηλεκτρόνια από ό,τι σε ένα μητρικό άτομο, επομένως υπάρχει λιγότερη ενέργεια απώθησης και τα ηλεκτρόνια κρατούνται πιο κοντά στον πυρήνα. Σε ένα ανιόν, υπάρχουν περισσότερα ηλεκτρόνια από ό,τι σε ένα μητρικό άτομο, επομένως υπάρχει περισσότερη ενέργεια απώθησης και τα ηλεκτρόνια συνδέονται πιο χαλαρά με τον πυρήνα. Επομένως, ένα κατιόν είναι μικρότερο από το μητρικό του άτομο, ενώ ένα ανιόν είναι μεγαλύτερο από το μητρικό του άτομο.

Εφαρμογές ιόντων

Όταν χρησιμοποιείτε υψηλή τάση ή θερμοκρασίες, τα ιόντα μπορούν πραγματικά να παραχθούν χρησιμοποιώντας πηγές ιόντων. Αυτό συμβαίνει σε πολλά επιστημονικά όργανα και συσκευές, όπως φασματόμετρα μάζας, εμφυτεύματα ιόντων, φασματόμετρα οπτικών εκπομπών και επιταχυντές σωματιδίων.

Αυτά τα φορτισμένα σωματίδια εξυπηρετούν σημαντικές χρήσεις πέρα ​​από επιστημονικά όργανα. Έχουν επίσης σημασία σε είδη οικιακής χρήσης, όπως ανιχνευτές καπνού και καθαριστές αέρα. Τα ιόντα μπορούν να καθαρίσουν τον αέρα διαταράσσοντας και εξουδετερώνοντας τα μικρόβια στον αέρα.

Η ανίχνευση ακτινοβολίας χρησιμοποίησε το ιονιστικό αποτέλεσμα του αερίου. στις ακτίνες Χ, για παράδειγμα, ένα ζεύγος ιόντων που αποτελείται από ένα θετικό ιόν και ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο σχηματίζεται από την ακτινοβολία μορίων αερίου. Τα όργανα που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση του ζεύγους ιόντων έχουν ένα διαμέρισμα που ονομάζεται θάλαμος ιονισμού, ο οποίος συλλέγει όλα τα φορτία που δημιουργούνται χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρικό πεδίο.

Περαιτέρω ανάγνωση

• Μοντέλο Bohr
• Ισότοπα
• Ενέργεια πλέγματος