Положительный ион отрицательный ион: Урок 6. Простые ионы – HIMI4KA

Урок 6. Простые ионы – HIMI4KA

У нас вышел новый курс, где всё объясняется ещё проще. Подробннее по ссылке

В уроке 6 «Простые ионы» из курса «Химия для чайников» познакомимся с простыми ионами и выясним, чему равен его заряд; также рассмотрим как образуется ионная химическая связь; научимся определять степень окисления и валентность элементов. Данный урок очень важный, и чтобы его лучше понять, обязательно просмотрите прошлые уроки, особое внимание уделяя уроку 1 «Схема строения атомов», а также уроку 3 «Схема образования молекул».

Ионная химическая связь

Мы уже кратко рассматривали ковалентную полярную химическую связь, в которой из-за незначительного различия в электроотрицательности атомов (0.4-2.0) электронная пара распределяется между ними не равномерно. Для тех, кто забыл, напоминаю, что электроотрицательность — это способность атомов притягивать к себе электроны.

Однако, если электроотрицательность атомов различается больше чем на 2 по таблице электроотрицательности, то электронная пара полностью переходит к более электроотрицательному атому, и в результате образуется ионная химическая связь. Ионная химическая связь образуется только между атомами типичных металлов (т.к. они легко теряют внешние электроны) и неметаллов (т.к. они обладают большой электроотрицательностью).

Положительные и отрицательные ионы

Наглядным примером ионной химической связи может служить обычная поваренная соль NaCl, которая присутствует на каждой кухне. Атомы натрия (и вообще всех металлов) слабо удерживают внешние электроны, тогда как атомы хлора напротив, обладают очень большой способностью притягивать к себе электроны, т.е обладают большой электроотрицательностью.

Поэтому при образовании молекулы NaCl каждый атом Na теряет один электрон (e^—), образуя положительный ион натрия Na⁺, а каждый атом Cl, наоборот, приобретает этот потерянный электрон натрия, образуя отрицательный ион хлора Cl^—. Это записывается в виде двух реакций:

• Na → Na⁺ + e^—   и   ½Cl₂ + e^— → Cl^—

Записать ½Cl₂ пришлось потому, что газообразный хлор в природе состоит из двухатомных молекул, а не из свободных одиночных атомов хлора.

На рисунке выше, изображена кристаллическая решетка NaCl, где каждый хлорид-ион Cl^— окружен со всех сторон соседними положительными ионами натрия Na⁺; ионы натрия Na⁺ точно также окружены ближайшими хлорид-ионами Cl^—. Подобное расположение ионов обладает высокой устойчивостью.

Положительно заряженные ионы называются катионами. К ним в основном относятся металлы, так как они легко отдают от одного до трех электронов. Ниже приведены примеры катионов:

Анионами являются неметаллы, поскольку с радостью присоединяют к себе электроны, превращаясь в отрицательно заряженные ионы. Примеры анионов:

Степень окисления веществ

Заряд простого, одноатомного иона, например Mg²⁺ или F^2-, называется его степенью окисления. Степень окисления — это такое число электронов, которое необходимо прибавить (восстановить) к иону или отнять (окислить) у него, чтобы он превратился обратно в нейтральный атом.

• Реакция восстановления: Mg²⁺ + 2e^— → Mg
• Реакция окисления: F^2- → F + 2e^—

Процесс присоединения электронов к атому или просто их смещение в сторону данного атома называется реакцией восстановления, а оттягивание электронов от атома или их полное удаление называется реакцией окисления. Вот вам отличная шпаргалка со степенями окисления простых ионов:

Пример 12. Окисляется или восстанавливается хлор при образовании хлорид-иона? Какова степень окисления этого иона?
Решение: Хлор восстанавливается, поскольку к каждому атому хлора необходимо присоединить один электрон, чтобы образовался хлорид-ион. Хлорид-ион, Сl^—, имеет степень окисления -1.

Пример 13. Окисляются или восстанавливаются металлы при образовании ими ионов? Какова степень окисления иона алюминия?
Решение: При образовании ионов металлов последние окисляются, поскольку при этом происходит удаление электронов от атомов металла. Ион алюминия, Аl³⁺, имеет степень окисления +3.

Валентность химических элементов

Валентностью называют число химических связей, которые данный атом образует с другими атомами в молекуле. Однако, если говорить простыми словами, то под валентностью понимается все та же степень окисления, но в отличии от нее валентность не имеет знака и не равна нулю.

Название ионов

Ионы металлов, которые имеют различные (переменные) степени окисления, записываются следующим образом:

• Fe²⁺ железо(II) или ион двухвалентного железа
• Fe³⁺ железо(III) или ион трехвалентного железа
• Сu⁺ медь(I) или ион одновалентной меди
• Cu²⁺ медь (II) или ион двухвалентной меди
• Sn²⁺ олово(II) или двухвалентного олова
• Sn⁴⁺ олово(IV) или ион четырехвалентного олова

Пример 2: Окисление или восстановление происходит при превращении иона трехвалентного железа в ион двухвалентного? Запишите уравнение этого процесса.

Решение: Уравнение реакции имеет следующий вид: Fe³⁺ + e^— → Fe²⁺. Она представляет собой процесс восстановления, поскольку к исходному иону присоединяется электрон.

Надеюсь урок 6 «Простые ионы» оказался для вас понятным и полезным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Хотите ещё проще? Мы создали новый курс, где максимум за 7 дней вы овладете химией с нуля. Подробннее по ссылке

Образование ионной связи — урок. Химия, 8–9 класс.

Представим, что встретились два атома: атом щелочного металла и атом галогена. У атома металла на внешнем энергетическом уровне — единственный электрон, а атому неметалла как раз не хватает одного электрона, чтобы завершить свой внешний уровень.

Атом металла легко отдаст свой слабо связанный с ядром валентный электрон атому неметалла, который предоставит ему свободное место на внешнем энергетическом уровне. Оба в результате получат заполненные внешние уровни.

Ионы — заряженные частицы, в которые превращаются атомы в результате отдачи или принятия электронов.

Образовавшиеся разноимённо заряженные ионы притягиваются друг к другу, и возникает химическая связь, которая называется  ионной.

Ионная связь — связь между положительно и отрицательно заряженными ионами.

Рассмотрим механизм образования ионной связи на примере взаимодействия натрия и хлора.

 Na0+Cl0→Na++Cl−→Na+Cl−        

Такое превращение атомов в ионы происходит всегда при взаимодействии атомов типичных металлов и типичных неметаллов, электроотрицательности которых резко различаются.

Ионная связь образуется в сложных веществах, состоящих из атомов металлов и неметаллов.

Пример:

Взаимодействие кальция и фтора

1. Кальций — элемент главной подгруппы второй группы. Ему легче отдать два внешних электрона, чем принять недостающие.

2. Фтор — элемент главной подгруппы седьмой группы. Ему легче принять один электрон, чем отдать семь.

3. Найдём наименьшее общее кратное между зарядами образующихся ионов. Оно равно \(2\). Определим число атомов фтора, которые примут два электрона от атома кальция: \(2\) \(:\) \(1\) \(=\) \(2\).

4. Составим схему образования ионной связи:

 Ca0+2F0→Ca2+F2−. 

Пример:

Взаимодействие натрия и кислорода

1. Натрий — элемент главной подгруппы первой группы.  Он легко отдаёт один внешний электрон.

2. Кислород  — элемент главной подгруппы шестой группы. Ему легче принять два электрона, чем отдать шесть.

3. Найдём наименьшее общее кратное между зарядами образующихся ионов. Оно равно \(2\) \(:\) \(1\) \(=\) \(2\). Определим число атомов натрия, которые отдадут два электрона атому кислорода: \(2\).

4. Составим схему образования ионной связи:

2Na0+O0→Na2+O2−.

 С помощью ионной связи образуются также соединения, в которых имеются сложные ионы:

Nh5+,NO3−,OH−,SO42−,PO43−,CO32−.

Значит, ионная связь существует также в солях и основаниях.

Обрати внимание!

Соли аммония Nh5NO3,Nh5Cl,Nh5SO42 не содержат металла, но образованы ионной связью.

Ионы создают вокруг себя электрическое поле, действующее во всех направлениях. Поэтому каждый ион окружён ионами противоположного знака. Такое соединение представляет собой огромную группу положительных и отрицательных частиц, расположенных в определённом порядке.

Притяжение между ионами довольно сильное, поэтому ионные вещества имеют высокие температуры кипения и плавления.

Обрати внимание!

Все ионные соединения при обычных условиях — твёрдые вещества.

Питьевая сода

Железный купорос

Поваренная соль

Источники:

Габриелян О. С. Химия. 8 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2013. — 63 с.

Ионы — Электронный учебник K-tree

Ион — это заряженная частица, образованная из молекулы или атома путём потери или приобретения одного электрона. Отсюда следует, что в ионе количество протонов не равно количеству электронов. После изучения статьи Вы узнаете, какими бывают заряженные частицы, что такое ионы, катионы и анионы, также Вы сможете по номеру элемента узнать, каким зарядом он может обладать.

Число электронов в ионе

Количество электронов в нейтральном атоме равно количеству протонов в ядре, например, у хрома (₂₄Cr) 24 протона, соответствено, вокруг ядра вращается 24 электрона. Как было рассказано в статье «электронная конфигурация атома», каждый электрон двигается по некой орбитали, то есть обладает заданным количеством энергии.

Если ион образован из-за потери электрона, то заряд иона становится положительным (электрон имеет отрицательный заряд), схема для запоминания:

₂₄Cr — e^— = ₂₄Cr + e⁺ = ₂₄Cr⁺
₂₄Cr — 3e^— = ₂₄Cr + 3e

+ = ₂₄Cr³⁺

Аналогично при присоединении электрона:

₂₄Cr + e^— = ₂₄Cr — e⁺ = ₂₄Cr^—
₂₄Cr + 3e^— = ₂₄Cr — 3e⁺ = ₂₄Cr^3-

Энергия ионизации

Если электрону сообщить достаточное количество энергии, то электрон «оторвётся» от атома. Чем ближе электрон к ядру — тем сложнее его отрывать, а значит, больше энергии необходимо передать. Энергия, необходимая для отрыва электрона, называется энергией ионизации или ионизационный потенциал (I). Значения I затабулированы и могут быть найдены в различных справочниках.

#	Элемент	Название	кДж/моль
1	H	Водород	1312
2	He	Гелий	2373
3	Li	Литий	520
4	Be	Бериллий	899.5
5	B	Бор	801
6	C	Углерод	1086
7	N	Азот	1402
8	O	Кислород	1314
9	F	Фтор	1681
10	Ne	Неон	2080.7
11	Na	Натрий	495
12	Mg	Магний	738
13	Al	Алюминий	578
14	Si	Кремний	787
15	P	Фосфор	1012
16	S	Сера	1000
17	Cl	Хлор	1251
18	Ar	Аргон	1520. 6
19	K	Калий	418.8
20	Ca	Кальций	590
21	Sc	Скандий	633.1
22	Ti	Титан	658.8
23	V	Ванадий	650.9
24	Cr	Хром	652.9
25	Mn	Марганец	717.3
26	Fe	Железо	762.5
27	Co	Кобальт	760.4
28	Ni	Никель	737.1
29	Cu	Медь	745.5
30	Zn	Цинк	906.4
31	Ga	Галлий	578.8
32	Ge	Германий	762
33	As	Мышьяк	947
34	Se	Селен	941
35	Br	Бром	1142
36	Kr	Криптон	1350. 8
37	Rb	Рубидий	403
38	Sr	Стронций	549
39	Y	Иттрий	600
40	Zr	Цирконий	640.1
41	Nb	Ниобий	652.1
42	Mo	Молибден	684.3
43	Tc	Технеций	702
44	Ru	Рутений	710.2
45	Rh	Родий	719.7
46	Pd	Палладий	804.4
47	Ag	Серебро	731
48	Cd	Кадмий	867.8
49	In	Индий	558.3
50	Sn	Олово	709
51	Sb	Сурьма	834
52	Te	Теллур	869
53	I	Иод	1008
54	Xe	Ксенон	1170. 4
55	Cs	Цезий	375.7
56	Ba	Барий	503
57	La	Лантан	538.1
58	Ce	Церий	534.4
59	Pr	Празеодим	527
60	Nd	Неодим	533.1
61	Pm	Прометий	540
62	Sm	Самарий	544.5
63	Eu	Европий	547.1
64	Gd	Гадолиний	593.4
65	Tb	Тербий	565.8
66	Dy	Диспрозий	573
67	Ho	Гольмий	581
68	Er	Эрбий	589.3
69	Tm	Тулий	596.7
70	Yb	Иттербий	603.4
71	Lu	Лютеций	523. 5
72	Hf	Гафний	658.5
73	Ta	Тантал	761
74	W	Вольфрам	770
75	Re	Рений	760
76	Os	Осмий	840
77	Ir	Иридий	880
78	Pt	Платина	870
79	Au	Золото	890.1
80	Hg	Ртуть	1007.1
81	Tl	Таллий	589.4
82	Pb	Свинец	715.6
83	Bi	Висмут	703
84	Po	Полоний	812.1
85	At	Астат	890
86	Rn	Радон	1037
87	Fr	Франций	380
88	Ra	Радий	509.3
89	Ac	Актиний	499
90	Th	Торий	587
91	Pa	Протактиний	568
92	U	Уран	597. 6
93	Np	Нептуний	604.5
94	Pu	Плутоний	584.7
95	Am	Америций	578
96	Cm	Кюрий	581
97	Bk	Берклий	601
98	Cf	Калифорний	608
99	Es	Эйнштейний	619
100	Fm	Фермий	627
101	Md	Менделевий	635
102	No	Нобелий	642
103	Lr	Лоуренсий	470
104	Rf	Резерфордий	580
Таблица 1. Энергия ионизации, справочные данные

Энергия сродства электрону

Также электроны могут присоединяться к атому, в процессе присоединения электрон выделяет энергию, такая энергия называется энергией сродства электрону, для каждого электрона конкретного атома энергия сродства численно равна и противоположна по знаку энергии ионизации, например, ₁₇Cl, что бы оторвать 17й электрон у атома хлора, необходимо сообщить ему 13 эВ, любой другой электрон, который присоединится на место 17го электрона также выделит 13 эВ.

Катионы и анионы

Атомы, в которых количество протонов не равно количеству электронов называются ионами, поскольку электрон имеет отрицательный заряд, то если электронов больше протонов, то суммарный заряд отрицательный: S^2- означает, что в данном атоме серы количество электронов больше чем протонов на два электрона. Соответственно, если электронов меньше чем протонов, то суммарный заряд положительный и обозначается H⁺. Отрицательно заряженные атомы называются анионами, положительно заряженные атомы — катионами.

Какой заряд будет у атома?

Теоретически возможно отобрать все электроны у атома, но это возможно только в лабораторных условиях и за пределами лаборатории атомы в таком состоянии находиться не будут, почему?

Вернёмся к устройству электронной оболочки. Вокруг атома электроны сгруппированы по энергетическим уровням, каждый заполненный уровень экранирует ядро и является более стабильным, нежели не до конца заполненный уровень. То есть электронная конфигурация стремиться к состоянию заполненного подуровня: если на p-оболочке находится 5 электронов, то вероятнее атом примет один электрон, нежели отдаст пять. Так, например, у атома хлора, пять электронов на 3p-подуровне, энергия сродства хлора — 3.61 эВ, энергия ионизации — 13 эВ. У натрия на последнем подуровне один электрон, энергия сродства — 0,78 эВ, потенциал ионизации — 0,49 эВ, поэтому вероятнее натрий отдаст один электрон, нежели примет его.

Зная потенциал ионизации и энергию сродства мы можем сделать предположение о взаимодействии веществ. Если смешать натрий и хлор, и сообщить им энергию, то вероятнее всего Na будет отдавать один электрон Cl и в результате получится смесь ионов Na⁺ и Cl^—.

Пример

Так можно по номеру элемента предположить, какой заряд он будет иметь, например, 19й элемент, электронная конфигурация — 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ¹, вероятнее всего, такой элемент может либо отдать, либо принять один электрон. У 27го элемента электронная конфигурация выглядит так: 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d⁷, у d-подуровня всего может быть 10 атомов, т.е. либо атом примет 1,2 или 3 электрона, либо отдаст 1,2,3…7 электронов, так, вероятнее, он примет 3, т.е. возможные состояния — это +1, +2 и +3,

Теперь Вы знаете, что такое ионы, осталось изучить химическую связи и Вы сможете составлять окислительно-восстановительные реакции!

Ион — Ion — qaz.wiki

Атом или молекула, в которой общее количество электронов не равно общему количеству протонов, что придает атому или молекуле чистый положительный или отрицательный электрический заряд.

Ионов ( ɒ н , — ən / ) представляет собой атом или молекула , которая имеет чистый электрический заряд . Так как заряд электрона (считается отрицательным по соглашению), равна и противоположна протона (считается положительным по соглашению), суммарный заряд иона не равен нулю из — за его общего количества электронов , находящихся неравными его общей количество протонов . Катион представляет собой положительно заряженный ион, с меньшим количеством электронов , чем протоны, в то время как анион имеет отрицательный заряд, с большим количеством электронов , чем протоны. Из-за своих противоположных электрических зарядов катионы и анионы притягиваются друг к другу и легко образуют ионные соединения .

Ионы, состоящие только из одного атома, называются атомарными или одноатомными ионами , в то время как два или более атомов образуют молекулярные ионы или многоатомные ионы . В случае физической ионизации в жидкости (газе или жидкости) «ионные пары» создаются спонтанными столкновениями молекул, где каждая образованная пара состоит из свободного электрона и положительного иона. Ионы также создаются химическими взаимодействиями, такими как растворение соли в жидкостях, или другими способами, такими как пропускание постоянного тока через проводящий раствор, растворение анода посредством ионизации .

История открытия

Слово ion происходит от греческого слова ἰόν, ion , «идущий», причастия настоящего слова ναι, ienai , «идти». Этот термин был введен (по предложению английского эрудита Уильяма Уэвелла ) английским физиком и химиком Майклом Фарадеем в 1834 году для тогда еще неизвестного вида, который переходит от одного электрода к другому через водную среду. Фарадей не знал природы этих разновидностей, но он знал, что, поскольку металлы растворяются и входят в раствор на одном электроде, а новый металл выходит из раствора на другом электроде; что какое-то вещество прошло через раствор в токе. Это переносит материю из одного места в другое. В соответствии с Фарадеем, Уэвелл также придумал слова анод и катод , а также анион и катион как ионы, которые притягиваются к соответствующим электродам.

Сванте Аррениус в своей диссертации 1884 года изложил свое объяснение того факта, что твердые кристаллические соли при растворении диссоциируют на парные заряженные частицы, за что он получил Нобелевскую премию по химии 1903 года. Объяснение Аррениуса заключалось в том, что при образовании раствора соль распадается на ионы Фарадея. Аррениус предположил, что ионы образуются даже при отсутствии электрического тока.

Характеристики

Ионы в своем газоподобном состоянии обладают высокой реакционной способностью и будут быстро взаимодействовать с ионами противоположного заряда с образованием нейтральных молекул или ионных солей. Ионы также образуются в жидком или твердом состоянии, когда соли взаимодействуют с растворителями (например, водой) с образованием сольватированных ионов , которые более стабильны, по причинам, связанным с изменением энергии и энтропии, когда ионы удаляются друг от друга, чтобы взаимодействуют с жидкостью. Эти стабилизированные виды чаще встречаются в окружающей среде при низких температурах. Типичным примером являются ионы, присутствующие в морской воде, полученные из растворенных солей.

Как заряженные объекты, ионы притягиваются к противоположным электрическим зарядам (от положительного к отрицательному и наоборот) и отталкиваются одинаковыми зарядами. Когда они движутся, их траектории могут отклоняться магнитным полем .

Электроны из-за их меньшей массы и, следовательно, большей способности заполнять пространство как волны материи , определяют размер атомов и молекул, которые вообще обладают какими-либо электронами. Таким образом, анионы (отрицательно заряженные ионы) больше, чем родительская молекула или атом, поскольку избыточный электрон (ы) отталкивает друг друга и увеличивает физический размер иона, поскольку его размер определяется его электронным облаком . Катионы меньше соответствующего родительского атома или молекулы из-за меньшего размера электронного облака. Один конкретный катион (катион водорода) не содержит электронов и, следовательно, состоит из одного протона — намного меньше, чем родительский атом водорода.

Анионы и катионы

Поскольку электрический заряд протона по величине равен заряду электрона, чистый электрический заряд иона равен количеству протонов в ионе минус количество электронов.

Анион (-) ( п ˌ aɪ . Ən / ), от греческого слова ἄνω ( Ano ), что означает «вверх», представляет собой ион с большим количеством электронов , чем протонов, придав ему отрицательный заряд (так как электроны отрицательно заряжены, а протоны заряжены положительно).

Катион (+) ( æ т ˌ aɪ . Ən / ), от греческого слова κάτω ( Kato ), что означает «вниз», представляет собой ион с меньшим количеством электронов , чем протонов, придав ему положительный заряд.

Есть дополнительные названия, используемые для ионов с несколькими зарядами. Например, ион с зарядом -2 известен как дианион, а ион с зарядом +2 известен как дикион . Цвиттерион является нейтральной молекулой с положительными и отрицательными зарядами в различных местах в пределах этой молекулы.

Катионы и анионы измеряются по их ионному радиусу, и они различаются по относительному размеру: «Катионы маленькие, большинство из них менее 10 ^-10 м ( ^10-8 см) в радиусе. Но большинство анионов имеют большие размеры , что и является наиболее распространенным. Анион Земли, кислород . Из этого факта очевидно, что большая часть пространства кристалла занята анионом и что катионы помещаются в промежутки между ними ».

Термины анион и катион (для ионов, которые перемещаются соответственно к аноду и катоду во время электролиза) были введены Майклом Фарадеем в 1834 году .

Природные явления

Ионы вездесущи в природе и ответственны за различные явления, от свечения Солнца до существования ионосферы Земли . Атомы в их ионном состоянии могут иметь цвет, отличный от нейтральных атомов, и поэтому поглощение света ионами металлов дает цвет драгоценных камней . И в неорганической, и в органической химии (включая биохимию) чрезвычайно важно взаимодействие воды и ионов; Примером является энергия, которая управляет распадом аденозинтрифосфата ( АТФ ). В следующих разделах описываются контексты, в которых ионы занимают видное место; они расположены в убывающем физическом масштабе от астрономического до микроскопического.

Связанные технологии

Ионы можно получить нехимическим способом с использованием различных источников ионов , обычно с использованием высокого напряжения или температуры. Они используются во множестве устройств, таких как масс-спектрометры , оптико-эмиссионные спектрометры , ускорители частиц , ионные имплантеры и ионные двигатели .

В качестве реактивных заряженных частиц они также используются для очистки воздуха путем уничтожения микробов и в бытовых предметах, таких как детекторы дыма .

Поскольку передача сигналов и метаболизм в организмах контролируются точным ионным градиентом через мембраны , нарушение этого градиента способствует гибели клеток. Это обычный механизм, используемый природными и искусственными биоцидами , включая грамицидин и амфотерицин ( фунгицид ) с ионными каналами .

Растворенные неорганические ионы являются компонентом общих растворенных твердых веществ , широко известным показателем качества воды .

Обнаружение ионизирующего излучения

Ионизирующее воздействие излучения на газ широко используется для обнаружения таких излучений, как альфа , бета , гамма и рентгеновские лучи . Исходный акт ионизации в этих приборах приводит к образованию «ионной пары»; положительный ион и свободный электрон в результате воздействия излучения на молекулы газа. Ионизационной камеры является самым простым из этих детекторов, и собирает все заряды , созданные прямой ионизации в газе за счет применения электрического поля.

И трубка Гейгера-Мюллера, и пропорциональный счетчик используют явление, известное как лавина Таунсенда, для умножения эффекта первоначальной ионизации посредством каскадного эффекта, при котором свободным электронам от электрического поля передается энергия, достаточная для высвобождения дополнительных электронов за счет ионный удар.

Химия

Обозначая заряженное состояние

При написании химической формулы иона его суммарный заряд записывается в верхнем индексе сразу после химической структуры молекулы / атома. Стоимость нетто написана с величиной перед знаком; то есть двухзарядный катион обозначается как 2+ вместо +2 . Однако для однозарядных молекул / атомов величина заряда опускается; например, катион натрия обозначается как Na ^+, а не как Na ¹⁺ .

Альтернативный (и приемлемый) способ показать молекулу / атом с несколькими зарядами — это нарисовать знаки несколько раз, это часто наблюдается с переходными металлами. Химики иногда обводят знак; это просто орнамент и не меняет химического значения. Все три представления Fe²⁺
_{, Fe ⁺⁺ и Fe ^⊕⊕, показанные на рисунке, поэтому эквивалентны.}

Одноатомные ионы иногда также обозначают римскими цифрами, особенно в спектроскопии ; например, Fe²⁺
_{приведенный выше пример иногда упоминается как Fe ( Ⅲ ) или Fe ^Ⅲ , где римская цифра Ⅰ означает нейтральное состояние, а все ионизации на одну цифру больше стандартного числа. Римская цифра обозначает формальную степень окисления элемента, в то время как индо-арабские цифры с индексом обозначают чистый заряд. Таким образом, эти два обозначения можно заменить на одноатомные ионы, но римские цифры нельзя применять к многоатомным ионам. Однако можно смешивать обозначения для отдельного металлического центра с многоатомным комплексом, как показано на примере иона уранила.}

Подклассы

Если ион содержит неспаренные электроны , он называется ион- радикалом . Ионы-радикалы, как и незаряженные радикалы, очень реактивны. Многоатомные ионы, содержащие кислород, такие как карбонат и сульфат, называются оксианионами . Молекулярные ионы, которые содержат по крайней мере одну связь углерода с водородом, называются органическими ионами . Если заряд в органическом ионе формально центрирован на углероде, его называют карбокатионом (если заряжен положительно) или карбанионом (если заряжен отрицательно).

Формирование

Образование одноатомных ионов

Одноатомные ионы образуются в результате приобретения или потери электронов на валентной оболочке (самой внешней электронной оболочке) в атоме. Внутренние оболочки атома заполнены электронами, которые прочно связаны с положительно заряженным атомным ядром и поэтому не участвуют в таком химическом взаимодействии. Процесс получения или потери электронов нейтральным атомом или молекулой называется ионизацией .

Атомы можно ионизировать путем бомбардировки излучением , но более обычный процесс ионизации, встречающийся в химии, — это перенос электронов между атомами или молекулами. Этот перенос обычно обусловлен достижением стабильных («закрытых») электронных конфигураций. Атомы будут получать или терять электроны в зависимости от того, какое действие требует наименьшей энергии.

Например, атом натрия Na имеет один электрон в валентной оболочке, окружающий 2 стабильные заполненные внутренние оболочки из 2 и 8 электронов. Поскольку эти заполненные оболочки очень стабильны, атом натрия имеет тенденцию терять свой лишний электрон и достигать этой стабильной конфигурации, становясь при этом катионом натрия.

Na → Na⁺
_+
^е—

С другой стороны, атом хлора , Cl, имеет 7 электронов в валентной оболочке, что на один меньше стабильной заполненной оболочки с 8 электронами. Таким образом, атом хлора имеет тенденцию получать дополнительный электрон и достигать стабильной 8-электронной конфигурации, становясь при этом хлорид-анионом:

Cl +
_{^{е—
→ Cl—}}

Эта движущая сила заставляет натрий и хлор подвергаться химической реакции, в которой «лишний» электрон передается от натрия к хлору, образуя катионы натрия и анионы хлора. Будучи противоположно заряженными, эти катионы и анионы образуют ионные связи и объединяются с образованием хлорида натрия , NaCl, более известного как поваренная соль.

Na⁺
_{+ Cl^—
→ NaCl}

Образование многоатомных и молекулярных ионов

Многоатомные и молекулярные ионы часто образуются за счет получения или потери элементарных ионов, таких как протон, H⁺
<sub>, в нейтральных молекулах. Например, когда аммиак , NH
<sup>3, принимает протон, H+
— процесс, называемый протонированием — он образует ион аммония , NH+
4. Аммиак и аммоний имеют одинаковое количество электронов в практически одинаковой электронной конфигурации , но у аммония есть дополнительный протон, который придает ему чистый положительный заряд.</sup></sub>

Аммиак также может потерять электрон, чтобы получить положительный заряд, образуя ион NH⁺
₃. Однако этот ион нестабилен, потому что у него неполная валентная оболочка вокруг атома азота, что делает его очень реактивным ион- радикалом .

Из-за нестабильности ион-радикалов многоатомные и молекулярные ионы обычно образуются путем приобретения или потери элементарных ионов, таких как H⁺
_{, а не приобретать или терять электроны. Это позволяет молекуле сохранять свою стабильную электронную конфигурацию, приобретая электрический заряд.}

Потенциал ионизации

Энергия требуется , чтобы отделить электрон в самом низком энергетическом состоянии из атома или молекул газа с менее чистым электрическим зарядом, называется потенциал ионизации , или энергия ионизации . Энергия n- й ионизации атома — это энергия, необходимая для отделения его n- го электрона после того, как первые n — 1 электронов уже были отделены.

Каждая последующая энергия ионизации заметно больше предыдущей. Особенно большое увеличение происходит после того, как любой данный блок атомных орбиталей исчерпывается электронами. По этой причине ионы имеют тенденцию формироваться таким образом, чтобы они оставались с полными орбитальными блоками. Например, у натрия есть один валентный электрон на внешней оболочке, поэтому в ионизированной форме он обычно встречается с одним потерянным электроном, как Na⁺
_{. С другой стороны периодической таблицы, хлор имеет семь валентных электронов, поэтому в ионизированной форме он обычно находится с одним приобретенным электроном, так как Cl^—
. У цезия самая низкая измеренная энергия ионизации из всех элементов, а у гелия — самая большая. В общем, энергия ионизации металлов намного ниже, чем энергия ионизации неметаллов , поэтому, как правило, металлы теряют электроны с образованием положительно заряженных ионов, а неметаллы приобретают электроны с образованием отрицательно заряженных ионов.}

Ионная связь

Ионная связь — это своего рода химическая связь, которая возникает из-за взаимного притяжения противоположно заряженных ионов. Ионы с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга, а ионы с противоположным зарядом притягиваются друг к другу. Следовательно, ионы обычно не существуют сами по себе, а связываются с ионами противоположного заряда, образуя кристаллическую решетку . Полученное соединение называется ионным соединением и, как говорят, удерживается вместе за счет ионной связи . В ионных соединениях возникают характерные расстояния между соседними ионами, из которых можно определить пространственную протяженность и ионный радиус отдельных ионов.

Наиболее распространенный тип ионной связи наблюдается в соединениях металлов и неметаллов (за исключением благородных газов , которые редко образуют химические соединения). Металлы характеризуются небольшим количеством электронов, превышающим стабильную электронную конфигурацию с замкнутой оболочкой. Таким образом, они имеют тенденцию терять эти лишние электроны для достижения стабильной конфигурации. Это свойство известно как электроположительность . Неметаллы, с другой стороны, характеризуются наличием электронной конфигурации всего на несколько электронов от стабильной конфигурации. Таким образом, они имеют тенденцию получать больше электронов для достижения стабильной конфигурации. Эта тенденция известна как электроотрицательность . Когда сильно электроположительный металл сочетается с сильно электроотрицательным неметаллом, лишние электроны от атомов металла передаются электронно-дефицитным атомам неметалла. В результате этой реакции образуются катионы металлов и анионы неметаллов, которые притягиваются друг к другу с образованием соли .

Общие ионы

Смотрите также

Ссылки

Влияние ионов на человеческий организм

Наверное, все и думать забыли о том, что такое ионы, и какой заряд они имеют. А уж о влиянии этих частиц на человеческий организм и вовсе не размышляли, ну и зря. Ведь оказывается, мы находимся в тесном контакте с ними.

Итак, минутка химии из школьного курса. Положительно заряженный ион называется катионом, а ион с отрицательным зарядом – анионом. Естественно, в природе встречаются оба типа, также они вырабатываются различными приборами, и оказывают определенное воздействие на человека.

Источником катионов выступает бытовая техника, которая находится в каждой комнате нашего жилья. Телевизоры, холодильники, кондиционеры, мобильные телефоны, компьютеры, микроволновки, — все это излучает положительные ионы.

Выходит, что люди подвергаются воздействию слишком большого количества катионов, что негативно сказывается на состоянии здоровья. Длительное взаимодействие с положительными ионами может привести к усилению психического напряжения, нарушениям работы мозга, вызывает изменения метаболизма, снижает защитные функции иммунной системы.

К слову, на рабочем месте мы видим тоже самое: офисы напичканы бытовыми приборами. В результате, мы оказываемся в ловушке, куда бы ни пошли. И как следствие, имеем хроническую усталость и плохое настроение.

Но все не так уж плохо. В природе анионов значительно больше. Их можно “встретить” на пляжах, в горах, на озерах, на водопадах и даже в городе после грозы. Наверное, вы замечали, как легко можно взбодриться и восстановить силы, прогуливаясь на свежем воздухе вдоль озера? Теперь вы знаете ответ – это все влияние отрицательных ионов.

Однако мы не можем себе позволить каждый день отправляться в горы или к морю, чтобы оздоровиться. Что же делать? Ответ простой – приобрести прибор, который будет излучать отрицательные ионы.

Установив дома или в офисе воздухоочистель с функцией ионизации, вы сможете забыть о таких проблемах, как постоянная усталость, головная боль, аллергия, заболевания сердечно-сосудистой и нервной систем. Вы заметите, как улучшится самочувствие, и ощутите прилив сил.

С заботой о Вашем здоровье, компания PuraLuft.

В чем польза ионизации и что это такое? Плюсы и минусы.

Ионизация: что это такое и причины возникновения

Поэтому само вещество имеет нейтральный заряд. Если же баланс частиц в веществе нарушается, то причина этого кроется в образовавшихся новых ионах – положительных или отрицательных соответственно. Именно образование таких ионов называют ионизацией. И вот тут возникает вопрос, при каких же обстоятельствах эти ионы могут образовываться? Таких ситуаций в обычной жизни существует несколько. А именно:

• Воздействие на воздух (или газ) сильного электрического поля, когда большой показатель напряженности внутреннего электрического поля приводит к отрыву электрона от атома вещества. Научное название такой ионизации – ионизация электрическим полем.
• Воздействие на воздух (или газ) какой-либо энергией, которая приводит к столкновению частиц, повышению температуры, в результате чего электроны отрываются от атома вещества. Научное название этого вида ионизации – термическая ионизация

В этих двух случаях количество образовавшихся ионов достаточно большое. Бытуют суждения о существовании еще одной ситуации, в результате которой может наблюдаться ионизация. Это воздействие на воздух (или газ) так называемым «видимым светом». К такому свету относится инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Что касается инфракрасного излучения, то оно достаточно слабое и не может привести к ионизации. Ультрафиолетовое излучение же, в некоторых случаях, может привести к образованию небольшого количества ионов.

В природе источником ионизации могут являться некоторые растения, чаще всего это хвойные деревья. Также ионизация воздуха происходит при грозе за счёт сильных электрических разрядов. Поскольку ионизация наблюдается не только в газах, но и в жидкостях, то при мелком дроблении воды рядом с водопадами тоже можно наблюдать процесс ионизации.

Принимая во внимание различные научные высказывания, можно сделать вывод, что заряженные частицы воздуха (аэроионы) в целом положительно влияют на организм человека. При этом активизируются работа эритроцитов, увеличивая газообмен в легких примерно на 10%. Именно этот фактор и рассматривается в качестве основного положительного эффекта.

Положительный и отрицательный эффект ионизации

Однако ионизация воздуха имеет две стороны. Помимо самого известного положительного эффекта – улучшающего дыхания – есть много других позитивных воздействий на здоровье человека, но перечислять их все мы здесь не будем. Хотелось бы отметить лишь один из них, который напрямую на организм не воздействует. Рассмотрим его.

Число ионов может быть различным. Существуют санитарно-гигиенические нормы, в которых регламентируются такие минимальные количества (СанПиН 2.2.4.1294-2003 от 15 июня 2003 года). В производственных и общественных помещениях они должны составлять 400 положительных или 400 отрицательных ионов на куб. см воздуха. Регламентируется и максимально допустимое количество – 50 000 положительных или 50 000 отрицательных ионов на куб. см воздуха.

Кроме положительных воздействий, ионизация может и причинить вред. В основном это касается людей, у которых имеются различного рода хронические заболевания или текущие болезни. Поэтому перед покупкой устройства, которое имеет функцию ионизации, необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией и с перечисленными в ней противопоказаниями. Еще лучше получить консультацию у своего лечащего врача. Но даже если у человека есть противопоказания, то можно выращивать растения, которые способны естественным путем ионизировать воздух. Эффект чистого воздуха будет тот же, но без заряженных частиц ионов. В крайнем случае можно приобрести другие приборы, такие как увлажнитель и очиститель воздуха, которые будут давать эффект не хуже ионизатора.

Кстати, в некоторых случаях человек может и сам не знать, что в помещении, где он находится, работают приборы, которые при всей своей непосредственной работе еще и ионизирует воздух. Это такие приборы как, например, копировальные аппараты или лазерные принтеры.

Люстра Чижевского

Ионизация и озонирование воздуха – в чем различия

Фактические измерения отрицательных и положительных ионов, представленные в литературе и СМИ

электроотрицательность

обзоры зарядов отрицательных ионов — Интернет-магазины и обзоры заряда отрицательных ионов на AliExpress

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для заряда отрицательных ионов.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот верхний заряд отрицательных ионов в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что получили заряд отрицательных ионов на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в заряде отрицательных ионов и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести negative ion charge по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Infogalactic: ядро ​​планетарного знания

Ион () ^[1] — это атом или молекула, в которых общее количество электронов не равно общему количеству протонов, что придает атому или молекуле чистый положительный или отрицательный электрический заряд.Ионы могут быть созданы химическими или физическими способами посредством ионизации.

С химической точки зрения, если нейтральный атом теряет один или несколько электронов, он имеет чистый положительный заряд и известен как катион.

Если атом получает электроны, он имеет отрицательный заряд и известен как анион.

Ион, состоящий из одного атома, является атомарным или одноатомным ионом; если он состоит из двух или более атомов, это молекулярный или многоатомный ион. Из-за своих электрических зарядов катионы и анионы притягиваются друг к другу и легко образуют ионные соединения, такие как соли.

В случае физической ионизации среды, такой как газ, так называемые «ионные пары» создаются ионным ударом, и каждая пара состоит из свободного электрона и положительного иона. ^[2]

История открытия

Слово ion — это греческое ἰόν, ion , «идущий», настоящее причастие ναι, ienai , «идти». Этот термин был введен английским физиком и химиком Майклом Фарадеем в 1834 году для тогда еще неизвестного вида, который проходит от одного электрода к другому через водную среду. ^{[3] [4]} Фарадей не знал природы этих частиц, но он знал, что, поскольку металлы растворяются и входят в раствор на одном электроде, а новый металл выходит из раствора на другом электроде, это какое-то вещество перемещалось через раствор в потоке, перенося вещество из одного места в другое.

Фарадей также ввел слова анион для отрицательно заряженного иона и катион для положительно заряженного.В номенклатуре Фарадея катионы были названы потому, что они были привлечены к катоду в гальваническом устройстве, а анионы были названы из-за их притяжения к аноду.

Сванте Аррениус в своей диссертации 1884 года изложил свое объяснение того факта, что твердые кристаллические соли при растворении диссоциируют на парные заряженные частицы, за что он получил Нобелевскую премию по химии 1903 года. ^[5] Объяснение Аррениуса заключалось в том, что при образовании раствора соль диссоциирует на ионы Фарадея.Аррениус предположил, что ионы образуются даже при отсутствии электрического тока. ^{[6] [7] [8]}

Характеристики

Ионы в своем газообразном состоянии обладают высокой реакционной способностью и не встречаются на Земле в больших количествах, за исключением пламени, молнии, электрических искр и другой плазмы.

Эти газоподобные ионы быстро взаимодействуют с ионами противоположного заряда с образованием нейтральных молекул или ионных солей. Ионы также образуются в жидком или твердом состоянии, когда соли взаимодействуют с растворителями (например, водой) с образованием «сольватированных ионов», которые более стабильны, по причинам, связанным с комбинацией изменений энергии и энтропии, когда ионы удаляются от каждого из них. другие для взаимодействия с жидкостью.Эти стабилизированные виды чаще встречаются в окружающей среде при низких температурах. Типичным примером являются ионы, присутствующие в морской воде, которые происходят из растворенных солей.

Все ионы заряжены, а это значит, что, как и все заряженные объекты, они:

• притягиваются противоположными электрическими зарядами (положительными на отрицательные и наоборот),
• отталкивается подобными зарядами
• во время движения двигаться по траекториям, отклоняемым магнитным полем.

Электроны, из-за их меньшей массы и, следовательно, большей способности заполнять пространство как волны материи, определяют размер атомов и молекул, которые вообще обладают какими-либо электронами.Таким образом, анионы (отрицательно заряженные ионы) больше, чем исходная молекула или атом, поскольку избыточный электрон (-ы) отталкивает друг друга и увеличивает физический размер иона, поскольку его размер определяется его электронным облаком. Таким образом, обычно катионы меньше, чем соответствующий родительский атом или молекула, из-за меньшего размера электронного облака. Один конкретный катион (катион водорода) не содержит электронов и, таким образом, состоит из одного протона — , намного меньшего, чем , чем у родительского атома водорода.

Анионы и катионы

Поскольку электрический заряд протона по величине равен заряду электрона, чистый электрический заряд иона равен количеству протонов в ионе минус количество электронов.

Анион (-) ( AN -eye-ən ), от греческого слова ἄνω ( ánō ), что означает «вверх», ^[9] — ион с большим количеством электронов, чем протонов, придавая ему чистый отрицательный заряд (поскольку электроны заряжены отрицательно, а протоны заряжены положительно). ^[10]

A катион (+) ( KAT -eye-ən ), от греческого слова κατά ( katá ), что означает «вниз», ^[11] — ион с меньшим количеством электронов, чем протонов, придавая ему положительный заряд. ^[12]

Есть дополнительные имена, используемые для ионов с несколькими зарядами. Например, ион с зарядом -2 известен как дианион, а ион с зарядом +2 известен как дикион. Цвиттерион — это нейтральная молекула с положительными и отрицательными зарядами в разных местах внутри этой молекулы. ^[13]

Природные явления

Ионы вездесущи по своей природе и ответственны за различные явления, от свечения Солнца до существования ионосферы Земли. Атомы в их ионном состоянии могут иметь цвет, отличный от нейтральных атомов, и поэтому поглощение света ионами металлов дает цвет драгоценных камней. И в неорганической, и в органической химии (включая биохимию) чрезвычайно важно взаимодействие воды и ионов; Примером является энергия, которая управляет распадом аденозинтрифосфата (АТФ).В следующих разделах описываются контексты, в которых ионы занимают видное место; они расположены в уменьшающейся физической шкале длины, от астрономической до микроскопической.

Астрономический

Коллекция неводных газоподобных ионов или даже газ, содержащий определенную долю заряженных частиц, называется плазмой. Более 99,9% видимой материи во Вселенной может быть в форме плазмы. ^[14] К ним относятся наше Солнце и другие звезды, а также пространство между планетами, а также пространство между звездами.Плазма часто называют четвертым состоянием вещества , потому что ее свойства существенно отличаются от свойств твердых тел, жидкостей и газов. Астрофизическая плазма преимущественно содержит смесь электронов и протонов (ионизированный водород).

Сопутствующие технологии

Ионы можно получить нехимическим способом с использованием различных источников ионов, обычно с использованием высокого напряжения или температуры. Они используются во множестве устройств, таких как масс-спектрометры, оптико-эмиссионные спектрометры, ускорители частиц, ионные имплантеры и ионные двигатели.

В качестве реактивных заряженных частиц они также используются для очистки воздуха путем уничтожения микробов и в бытовых предметах, таких как детекторы дыма.

Поскольку передача сигналов и метаболизм в организмах контролируются точным ионным градиентом через мембраны, нарушение этого градиента способствует гибели клеток. Это обычный механизм, используемый природными и искусственными биоцидами, включая грамицидин и амфотерицин (фунгицид) с ионными каналами.

Растворенные неорганические ионы являются составной частью общего количества растворенных твердых веществ, показателем качества воды в мире.

Обнаружение ионизирующего излучения

Ионизирующее воздействие излучения на газ широко используется для обнаружения таких излучений, как альфа, бета, гамма и рентгеновские лучи.Исходный акт ионизации в этих приборах приводит к образованию «ионной пары»; положительный ион и свободный электрон в результате воздействия излучения на молекулы газа. Ионизационная камера является простейшим из этих детекторов и собирает все заряды, создаваемые прямой ионизацией в газе посредством приложения электрического поля. ^[2]

И трубка Гейгера-Мюллера, и пропорциональный счетчик используют явление, известное как лавина Таунсенда, для умножения эффекта первоначального ионизирующего события посредством каскадного эффекта, при котором свободные электроны получают достаточную энергию от электрического поля для высвобождения дополнительных электронов. ионным ударом.

Химия

Обозначение

Обозначение заряженного состояния

При написании химической формулы иона его суммарный заряд записывается в верхнем индексе сразу после химической структуры молекулы / атома. Нетто-заряд записывается величиной перед знаком ; то есть двухзарядный катион обозначается как 2+ вместо +2 .Однако для однозарядных молекул / атомов величина заряда опускается; например, катион натрия обозначается как Na ⁺ и , а не как Na ¹⁺ .

Альтернативный (и приемлемый) способ показать молекулу / атом с множеством зарядов — это нарисовать знаки несколько раз; это часто наблюдается с переходными металлами. Химики иногда обводят знак; это просто орнамент и не меняет химического значения. Таким образом, все три представления Fe2 +
, показанные на рисунке, эквивалентны.

Одноатомные ионы иногда также обозначают римскими цифрами; например, приведенный выше пример Fe2 +
иногда называют Fe (II) или Fe ^II . Римская цифра обозначает формальную степень окисления элемента , тогда как цифры в верхнем индексе обозначают чистый заряд.Таким образом, эти два обозначения могут быть заменены на одноатомные ионы, но римские цифры не могут применяться к многоатомным ионам. Однако можно смешивать обозначения для отдельного металлического центра с многоатомным комплексом, как показано на примере иона уранила.

Подклассы

Если ион содержит неспаренные электроны, он называется радикалом ионом . Ионы-радикалы, как и незаряженные радикалы, очень реактивны. Многоатомные ионы, содержащие кислород, такие как карбонат и сульфат, называются оксианионами , .Молекулярные ионы, которые содержат по крайней мере одну связь углерода с водородом, называются органическими ионами . Если заряд в органическом ионе формально центрирован на углероде, он называется карбокатион , (если заряжен положительно) или карбанион , (если заряжен отрицательно).

Формация

Образование одноатомных ионов

Одноатомные ионы образуются в результате приобретения или потери электронов на валентной оболочке (самой внешней электронной оболочке) в атоме. Внутренние оболочки атома заполнены электронами, которые прочно связаны с положительно заряженным атомным ядром и поэтому не участвуют в таком химическом взаимодействии.Процесс получения или потери электронов нейтральным атомом или молекулой называется ионизацией .

Атомы могут быть ионизированы путем бомбардировки излучением, но более обычный процесс ионизации, встречающийся в химии, — это перенос электронов между атомами или молекулами. Этот перенос обычно обусловлен достижением стабильных («закрытых») электронных конфигураций. Атомы будут получать или терять электроны в зависимости от того, какое действие требует наименьшей энергии.

Например, у атома натрия, Na, есть единственный электрон в его валентной оболочке, окружающий 2 стабильные заполненные внутренние оболочки из 2 и 8 электронов.Поскольку эти заполненные оболочки очень стабильны, атом натрия имеет тенденцию терять свой лишний электрон и достигать этой стабильной конфигурации, превращаясь в катион натрия в процессе

Na → Na +
+ e−

С другой стороны, атом хлора, Cl, имеет 7 электронов в валентной оболочке, что на один меньше стабильной заполненной оболочки с 8 электронами. Таким образом, атом хлора стремится к , получить дополнительных электронов и достичь стабильной 8-электронной конфигурации, становясь в процессе хлорид-анионом:

Cl + e− → Cl−

Эта движущая сила заставляет натрий и хлор подвергаться химической реакции, в которой «лишний» электрон передается от натрия к хлору, образуя катионы натрия и анионы хлора.Будучи противоположно заряженными, эти катионы и анионы образуют ионные связи и объединяются с образованием хлорида натрия, NaCl, более известного как поваренная соль.

Na +
+ Cl-
→ NaCl

Образование многоатомных и молекулярных ионов

Многоатомные и молекулярные ионы часто образуются в результате приобретения или потери элементарных ионов, таких как протон H ⁺ , в нейтральных молекулах. Например, когда аммиак NH ₃ принимает протон H ⁺ — процесс, называемый протонированием, — он образует ион аммония NH ₄ ⁺ .Аммиак и аммоний имеют одинаковое количество электронов в практически одинаковой электронной конфигурации, но у аммония есть дополнительный протон, который дает ему чистый положительный заряд.

Аммиак также может потерять электрон, чтобы получить положительный заряд, образуя ион · NH +
3. Однако этот ион нестабилен, потому что он имеет неполную валентную оболочку вокруг атома азота, что делает его очень реактивным ион-радикалом.

Из-за нестабильности ион-радикалов многоатомные и молекулярные ионы обычно образуются за счет получения или потери элементарных ионов, таких как H +
, а не за счет приобретения или потери электронов.Это позволяет молекуле сохранять свою стабильную электронную конфигурацию, приобретая электрический заряд.

Ионизационный потенциал

Энергия, необходимая для отрыва электрона в его низкоэнергетическом состоянии от атома или молекулы газа с меньшим суммарным электрическим зарядом, называется потенциалом ионизации или энергией ионизации . n -я энергия ионизации атома — это энергия, необходимая для отделения его n -го электрона после того, как первые n — 1 электронов уже были отделены.

Энергия каждой последующей ионизации заметно больше предыдущей. Особенно большое увеличение происходит после того, как любой данный блок атомных орбиталей исчерпывается электронами. По этой причине ионы имеют тенденцию формироваться таким образом, чтобы они оставались с полными орбитальными блоками. Например, натрий имеет один валентный электрон в своей внешней оболочке, поэтому в ионизированной форме он обычно встречается с одним потерянным электроном, как Na +
. С другой стороны периодической таблицы, хлор имеет семь валентных электронов, поэтому в ионизированной форме он обычно встречается с одним приобретенным электроном, как Cl-
.У цезия самая низкая измеренная энергия ионизации из всех элементов, а у гелия — самая большая. ^[15] В общем, энергия ионизации металлов намного ниже, чем энергия ионизации неметаллов, поэтому, как правило, металлы теряют электроны с образованием положительно заряженных ионов, а неметаллы приобретают электроны с образованием отрицательно заряженных ионов.

Ионная связь

Ионная связь — это своего рода химическая связь, которая возникает из-за взаимного притяжения противоположно заряженных ионов.Ионы с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга, а ионы с противоположным зарядом притягиваются друг к другу. Следовательно, ионы обычно не существуют сами по себе, а связываются с ионами противоположного заряда, образуя кристаллическую решетку. Полученное соединение называется ионным соединением и, как говорят, удерживается вместе ионной связью . В ионных соединениях возникают характерные расстояния между соседними ионами, из которых можно определить пространственную протяженность и ионный радиус отдельных ионов.

Наиболее распространенный тип ионной связи наблюдается в соединениях металлов и неметаллов (кроме благородных газов, которые редко образуют химические соединения). Металлы характеризуются небольшим количеством электронов, превышающим стабильную электронную конфигурацию с замкнутой оболочкой. Таким образом, они имеют тенденцию терять эти лишние электроны для достижения стабильной конфигурации. Это свойство известно как электроположительность . Неметаллы, с другой стороны, характеризуются наличием электронной конфигурации всего на несколько электронов от стабильной конфигурации.Таким образом, они имеют тенденцию получать больше электронов для достижения стабильной конфигурации. Эта тенденция известна как электроотрицательность . Когда сильно электроположительный металл сочетается с сильно электроотрицательным неметаллом, лишние электроны от атомов металла передаются электронно-дефицитным атомам неметалла. В результате этой реакции образуются катионы металлов и анионы неметаллов, которые притягиваются друг к другу с образованием соли .

Общие ионы

См. Также

Список литературы

1. ↑ «Ион» в словаре Collins English Dictionary , HarperCollins Publishers, 1998.
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2} Knoll, Glenn F (1999). Обнаружение и измерение радиации (3-е изд.). Нью-Йорк: Вили. ISBN 0-471-07338-5 .
3. ↑ Майкл Фарадей (1791-1867) . Великобритания: BBC.
4. ↑ «Интернет-словарь этимологии».Проверено 7 января 2011.
5. ↑ http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1903/index.html
6. ↑ Харрис, Уильям; Леви, Джудит, ред. (1975). Энциклопедия Новой Колумбии (4-е изд.). Нью-Йорк: Колумбийский университет. п. 155. ISBN 0-231035-721 .
7. ↑ МакГенри, Чарльз, изд.(1992). Новая Британская энциклопедия . 1 (15 изд.). Чикаго: Британская энциклопедия, Inc., стр. 587. ISBN 085-229553-7 .
8. ↑ Cillispie, Charles, ed. (1970). Словарь научной биографии (1-е изд.). Нью-Йорк: Сыновья Чарльза Скрибнера. С. 296–302. ISBN 0-684101-122 .
9. ↑ Oxford University Press (2013). «Оксфордский справочник: ОБЗОР аниона». oxfordreference.com. DOI: 10.1093 / oi / Authority.20110803095414154.
10. ↑ Университет Колорадо в Боулдере (21 ноября 2013 г.). «Атомы и элементы, изотопы и ионы». colorado.edu.
11. ↑ Oxford University Press (2013).«Оксфордская ссылка: ОБЗОР катионов». oxfordreference.com. DOI: 10.1093 / oi / Authority.20110803095555447.
12. ↑ Дуглас В. Хейвик, доктор философии; Университет Южной Алабамы (2007–2008 гг.). «Элементная химия» (PDF). usouthal.edu.
13. ↑ Университет Пердью (21 ноября 2013 г.). «Аминокислоты».purdue.edu.
14. ↑ Plasma, Plasma, Everywhere Science @ NASA Headline news, Space Science n ° 158, 7 сентября 1999 г.
15. ↑ Список химических элементов по энергии ионизации. Lenntech.com

Факты об ионах для детей | KidzSearch.com

Ион представляет собой электрически заряженный атом или группу атомов. ^[1] Это часть атома или часть группы атомов (молекулы).Он «заряжен», поэтому будет двигаться рядом с электричеством. Это потому, что атомы состоят из трех меньших частей:

1. нейтронов (без заряда),
2. равное количество заряженных протонов и
3. разноименно заряженных электронов.

Ион имеет неравное количество протонов и электронов. Создание иона из атома или молекулы называется ионизацией .

Заряд протона измеряется как +1 (положительно заряженный). Заряд электрона измеряется как -1 (отрицательно заряженный).Ионизированный атом делает два иона, один положительно и один отрицательно заряженными. Например, нейтральный атом водорода имеет один протон и один электрон. При нагревании атом разбивается на две части: (1) положительно заряженный ион водорода, H + (2) отрицательно заряженный электрон.

Жидкость с ионами называется электролитом. Газ с большим количеством ионов называется плазмой. Когда ионы движутся, это называется электричеством. Например, в проводе ионы металлов не движутся, а электроны движутся как электричество.Положительный ион и отрицательный ион будут двигаться вместе. Два иона с одинаковым зарядом разойдутся. Когда ионы движутся, они также создают магнитных полей .

Многие ионы бесцветны. Элементы в основных группах Периодической таблицы образуют бесцветные ионы. Некоторые ионы окрашены. Переходные металлы обычно образуют окрашенные ионы.

Химия

В физике полностью ионизированные атомные ядра называются заряженными частицами .Это в альфа-излучении.

Ионизация происходит за счет придания атомам высокой энергии. Это делается с помощью электрического напряжения, ионизирующего излучения высокой энергии или высокой температуры.

Простой ион образован из одного атома.

Многоатомные ионы образуются из ряда атомов. Многоатомные ионы обычно состоят из всех атомов неметаллов. Но иногда многоатомный ион может иметь и атом металла.

Положительные ионы называются катионами . ^[1] Они притягиваются к катодам (отрицательно заряженным электродам). ( Cation произносится как «кошачий глаз», а не «kay shun».) Все простые ионы металлов являются катионами.

Отрицательные ионы называются анионами . ^[1] Они притягиваются к анодам (положительно заряженным электродам). Все простые ионы неметаллов (кроме H ⁺ , который является протоном) являются анионами (кроме NH ₄ ⁺ ).

Переходные металлы могут образовывать более одного простого катиона с разными зарядами.

Большинство ионов имеют заряд менее 4, но некоторые могут иметь более высокий заряд.

Майкл Фарадей был первым, кто написал теорию об ионах в 1830 году. В своей теории он сказал, какие части молекул были похожи на анионы или катионы. Сванте Август Аррениус показал, как это происходило. Он написал об этом в своей докторской диссертации в 1884 году (Уппсальский университет). Сначала университет не принял его теорию (он только что получил диплом). Но в 1903 году он получил Нобелевскую премию по химии за ту же идею.

По-гречески ion похоже на слово «идти». «Анион» и «катион» означают «восходящий» и «нисходящий». «Анод» и «катод» — это «путь вверх» и «путь вниз».

Общие ионы