Ion



Toate cunoștințele pe care oamenii le-au acumulat de-a lungul secolelor despre Ion sunt acum disponibile pe internet, iar noi le-am compilat și le-am aranjat pentru dumneavoastră în cel mai accesibil mod posibil. Dorim să puteți accesa rapid și eficient tot ceea ce doriți să știți despre Ion, ca experiența dumneavoastră să fie plăcută și să simțiți că ați găsit cu adevărat informațiile pe care le căutați despre Ion.

Pentru a ne atinge scopurile ne-am străduit nu numai să obținem cele mai actualizate, ușor de înțeles și veridice informații despre Ion, dar am avut grijă ca designul, lizibilitatea, viteza de încărcare și ușurința de utilizare a paginii să fie cât mai plăcute, astfel încât să vă puteți concentra asupra esențialului, cunoscând toate datele și informațiile disponibile despre Ion, fără să vă faceți griji pentru nimic altceva, noi ne-am ocupat deja de asta pentru dumneavoastră. Sperăm că ne-am atins scopul și că ați găsit informațiile pe care le căutați despre Ion. Așadar, vă urăm bun venit și vă încurajăm să vă bucurați în continuare de experiența de utilizare a scientiaro.com .

Un ion ( / a n , - n / ) este o particul , atom sau molecul cu o plas sarcin electric .

Încrcarea electronului este considerat negativ prin convenie. Sarcina negativ a unui electron este egal i opus protonului ( protonilor) încrcat (i) considerai pozitivi prin convenie. Sarcina net a unui ion nu este zero datorit numrului total de electroni care este inegal cu numrul total de protoni.

Un cation este un ion încrcat pozitiv cu mai puini electroni decât protoni, în timp ce un anion este încrcat negativ cu mai muli electroni decât protoni. Datorit încrcrilor lor opuse, cationii i anionii se atrag reciproc i formeaz cu uurin compui ionici .

Ionii constând dintr-un singur atom sunt denumii ioni atomici sau diatomici , în timp ce doi sau mai muli atomi formeaz ioni moleculari sau ioni poliatomici . În cazul ionizrii fizice într-un fluid (gaz sau lichid), perechile de ioni sunt create prin coliziuni spontane de molecule, unde fiecare pereche generat este format dintr-un electron liber i un ion pozitiv. Ionii sunt, de asemenea, creai prin interaciuni chimice, cum ar fi dizolvarea unei sri în lichide sau prin alte mijloace, cum ar fi trecerea unui curent continuu printr-o soluie conductoare, dizolvarea unui anod prin ionizare .

Istoria descoperirii

Cuvântul ion a fost inventat din ion grecesc, participiu neutru prezent al ienai (grecesc ) a merge din rdcina PIE * ei- a merge, cf. un cation este ceva care se mic în jos (grecesc kato kat-ion) i un anion este ceva care se mic în sus (grecesc ano , an-ion). Se numete aa pentru c ionii se deplaseaz spre electrodul de sarcin opus. Acest termen a fost introdus (dup o sugestie de ctre polimatul englez William Whewell ) de ctre fizicianul i chimistul englez Michael Faraday în 1834 pentru specia necunoscut de atunci care merge de la un electrod la altul printr-un mediu apos. Faraday nu cunotea natura acestor specii, dar tia c, din moment ce metalele s-au dizolvat i au intrat într-o soluie la un electrod i un metal nou a ieit dintr-o soluie la cellalt electrod; c un fel de substan s-a deplasat prin soluie într-un curent. Aceasta transmite materia de la un loc la altul. În coresponden cu Faraday, Whewell a inventat i cuvintele anod i catod , precum i anion i cation ca ioni care sunt atrai de electrozii respectivi.

Svante Arrhenius a prezentat, în disertaia sa din 1884, explicaia faptului c srurile cristaline solide se disociaz în particule încrcate pereche atunci când sunt dizolvate, pentru care ar câtiga Premiul Nobel pentru chimie din 1903. Explicaia lui Arrhenius a fost c, formând o soluie, sarea se disociaz în ionii lui Faraday, el a propus ca ionii s se formeze chiar i în absena unui curent electric.

Caracteristici

Ionii în starea lor asemntoare gazului sunt foarte reactivi i vor interaciona rapid cu ioni cu sarcin opus pentru a da molecule neutre sau sruri ionice. Ionii sunt, de asemenea, produi în stare lichid sau solid atunci când srurile interacioneaz cu solvenii (de exemplu, apa) pentru a produce ioni solvabili , care sunt mai stabili, din motive care implic o combinaie de energie i modificri de entropie pe msur ce ionii se îndeprteaz unul de altul. interacioneaz cu lichidul. Aceste specii stabilizate se gsesc mai frecvent în mediu la temperaturi sczute. Un exemplu obinuit este ionii prezeni în apa de mare, care sunt derivai din sruri dizolvate.

Ca obiecte încrcate, ionii sunt atrai de sarcini electrice opuse (pozitive la negative i invers) i respini de sarcini similare. Când se mic, traiectoriile lor pot fi deviate de un câmp magnetic .

Electronii, datorit masei lor mai mici i, prin urmare, a proprietilor mai mari de umplere a spaiului ca unde de materie , determin mrimea atomilor i moleculelor care posed deloc electroni. Astfel, anionii (ioni încrcai negativ) sunt mai mari decât molecula sau atomul printe, deoarece excesul (electronii) se resping reciproc i se adaug la dimensiunea fizic a ionului, deoarece dimensiunea sa este determinat de norul su de electroni . Cationii sunt mai mici decât atomul sau molecula printe corespunztoare din cauza dimensiunii mai mici a norului de electroni. Un cation special (cel al hidrogenului) nu conine electroni i, prin urmare, const dintr-un singur proton - mult mai mic decât atomul de hidrogen printe.

Anioni i cationi

Atomul de hidrogen (centru) conine un singur proton i un singur electron . Îndeprtarea electronului d un cation (stânga), în timp ce adugarea unui electron d un anion (dreapta). Anionul hidrogen, cu norul su cu doi electroni, inut în mod vag, are o raz mai mare decât atomul neutru, care la rândul su este mult mai mare decât protonul gol al cationului . Hidrogenul formeaz singurul cation de sarcin + 1 care nu are electroni, dar chiar i cationii care (spre deosebire de hidrogen) rein unul sau mai muli electroni sunt înc mai mici decât atomii neutri sau moleculele din care sunt derivai.

Deoarece sarcina electric a unui proton este egal în mrime cu sarcina unui electron, sarcina electric net a unui ion este egal cu numrul de protoni din ion minus numrul de electroni.

Un anioni (-) ( / n a . n / ANN -eye-n , din cuvântul grecesc ( ANO ), însemnând "sus") este un ion cu mai muli electroni decât protoni, dândui o sarcin net negativ ( deoarece electronii sunt încrcai negativ i protonii sunt încrcai pozitiv).

A cation (+) ( / k t a . n / KAT -eye-n , din cuvântul grecesc ( Káto ), însemnând "jos") este un ion cu mai puini electroni decât protoni, dândui o sarcin pozitiv.

Exist denumiri suplimentare utilizate pentru ioni cu sarcini multiple. De exemplu, un ion cu o încrcare -2 este cunoscut sub numele de dianion i un ion cu o sarcin +2 este cunoscut sub numele de dicare . Un zwitterion este o molecul neutr cu sarcini pozitive i negative în diferite locaii din molecula respectiv.

Cationii i anionii sunt msurai prin raza lor ionic i difer în ceea ce privete dimensiunea relativ: Cationii sunt mici, majoritatea cu o raz mai mic de 10-10 m (10 8 cm). Dar majoritatea anionilor sunt mari, aa cum este cel mai frecvent Anion pmântesc, oxigen . Din acest fapt reiese c cea mai mare parte a spaiului unui cristal este ocupat de anion i c cationii se încadreaz în spaiile dintre ei. "

Termenii anion i cation (pentru ioni care respectiv se deplaseaz la anod i catod în timpul electrolizei) au fost introdui de Michael Faraday în 1834 .

Apariii naturale

Ionii sunt omniprezeni în natur i sunt responsabili pentru diverse fenomene, de la luminescena Soarelui pân la existena ionosferei Pmântului . Atomii în starea lor ionic pot avea o culoare diferit de atomii neutri i, astfel, absorbia luminii de ctre ioni metalici confer culoarea pietrelor preioase . Atât în chimia anorganic, cât i în cea organic (inclusiv biochimia), interaciunea dintre ap i ioni este extrem de important; un exemplu este energia care determin descompunerea adenozin trifosfatului ( ATP ). Urmtoarele seciuni descriu contexte în care ionii apar în mod proeminent; acestea sunt aranjate în scar de lungime fizic descresctoare, de la astronomic la microscopic.

Tehnologie conex

Ionii pot fi preparai nechimic folosind diverse surse de ioni , implicând de obicei tensiune sau temperatur ridicat. Acestea sunt utilizate într-o multitudine de dispozitive precum spectrometre de mas , spectrometre optice de emisie , acceleratoare de particule , implantatoare de ioni i motoare cu ioni .

Ca particule încrcate reactiv, ele sunt utilizate i în purificarea aerului prin perturbarea microbilor i în obiecte de uz casnic, cum ar fi detectoarele de fum .

Deoarece semnalizarea i metabolismul în organisme sunt controlate de un gradient ionic precis între membrane , perturbarea acestui gradient contribuie la moartea celular. Acesta este un mecanism comun exploatat de biocide naturale i artificiale , inclusiv canalele ionice gramicidin i amfotericin (un fungicid ).

Ionii anorganici dizolvai sunt o component a solidelor dizolvate totale , un indicator larg cunoscut al calitii apei .

Detectarea radiaiilor ionizante

Efectul de ionizare al radiaiilor asupra unui gaz este utilizat pe scar larg pentru detectarea radiaiilor , cum ar fi alfa , beta , gamma i razele X . Evenimentul original de ionizare din aceste instrumente are ca rezultat formarea unei perechi de ioni; un ion pozitiv i un electron liber, prin impactul ionului de ctre radiaia asupra moleculelor de gaz. Camera de ionizare este cel mai simplu dintre aceti detectoare i colecteaz toate încrcturile create de ionizarea direct în gaz prin aplicarea unui câmp electric.

Tubul Geiger-Müller i contorul proporional ambele folosesc un fenomen cunoscut ca Townsend avalan de a multiplica efectul evenimentului ionizant original prin intermediul unui efect de cascad prin care electronii liberi sunt date suficiente de energie de câmpul electric pentru a elibera electroni suplimentare de impact ionic.

Chimie

Desemnând statul taxat

Notri echivalente pentru un atom de fier (Fe) care a pierdut doi electroni, denumii feroi .

La scrierea formulei chimice pentru un ion, sarcina sa net este scris în supercript imediat dup structura chimic a moleculei / atomului. Taxa net este scris cu magnitudinea dinaintea semnului; adic un cation dublu încrcat este indicat ca 2+ în loc de +2 . Cu toate acestea, magnitudinea sarcinii este omis pentru moleculele / atomii încrcai individual; de exemplu, cationul de sodiu este indicat ca Na + i nu Na 1+ .

O modalitate alternativ (i acceptabil) de a arta o molecul / atom cu sarcini multiple este extragerea semnelor de mai multe ori, acest lucru este adesea vzut cu metalele de tranziie. Chimitii uneori înconjoar semnul; aceasta este doar ornamental i nu modific sensul chimic. Toate cele trei reprezentri ale Fe2+
, Fe ++ i Fe prezentate în figur, sunt astfel echivalente.

Numere romane mixte i notaii de încrcare pentru ionul uranil . Starea de oxidare a metalului este prezentat ca cifre romane superscriptate, în timp ce sarcina întregului complex este prezentat de simbolul unghiului împreun cu magnitudinea i semnul sarcinii nete.

Ionii monatomici sunt uneori notai i cu cifre romane, în special în spectroscopie ; de exemplu, Fe2+
exemplu vzut mai sus este denumit Fe ( II ) sau Fe II . Numeralul roman desemneaz starea formal de oxidare a unui element, în timp ce cifrele indo-arabe suprascrise denot sarcina net. Cele dou notaii sunt, prin urmare, schimbabile pentru ionii monatomici, dar numerele romane nu pot fi aplicate ionilor poliatomici. Cu toate acestea, este posibil s se amestece notaiile pentru centrul metalic individual cu un complex poliatomic, aa cum se arat în exemplul ionilor de uranil.

Subclasele

Dac un ion conine electroni nepereche , se numete ion radical . La fel ca radicalii neîncrcai, ionii radicali sunt foarte reactivi. Ionii poliatomici care conin oxigen, cum ar fi carbonatul i sulfatul, sunt numii oxianioni . Ionii moleculari care conin cel puin o legtur carbon la hidrogen se numesc ioni organici . Dac încrctura într-un ion organic este centrat în mod formal pe un carbon, se numete carbocaie (dac este încrcat pozitiv) sau carbanion (dac este încrcat negativ).

Formare

Formarea ionilor monatomici

Ionii monatomici se formeaz prin câtigul sau pierderea de electroni ctre cochilia de valen (cea mai exterioar cochilie de electroni) dintr-un atom. Cojile interioare ale unui atom sunt umplute cu electroni care sunt strâns legai de nucleul atomic încrcat pozitiv i, prin urmare, nu particip la acest tip de interaciune chimic. Procesul de a câtiga sau a pierde electroni dintr-un atom sau o molecul neutr se numete ionizare .

Atomii pot fi ionizai prin bombardare cu radiaii , dar procesul mai obinuit de ionizare întâlnit în chimie este transferul de electroni între atomi sau molecule. Acest transfer este de obicei condus de obinerea de configuraii electronice stabile (închise) . Atomii vor câtiga sau vor pierde electroni în funcie de aciunea care necesit cea mai mic energie.

De exemplu, un atom de sodiu , Na, are un singur electron în înveliul su de valen, înconjurând 2 înveliuri stabile, umplute de 2 i 8 electroni. Deoarece aceste cochilii umplute sunt foarte stabile, un atom de sodiu tinde s-i piard electronul suplimentar i s ating aceast configuraie stabil, devenind un cation de sodiu în acest proces.

Na Na+
+
e-

Pe de alt parte, un atom de clor , Cl, are 7 electroni în înveliul su de valen, care este unul scurt de înveliul stabil, umplut cu 8 electroni. Astfel, un atom de clor tinde s câtige un electron suplimentar i s obin o configuraie stabil de 8 electroni , devenind un anion clorur în proces:

Cl +
e-
Cl-

Aceast for motrice este cea care determin sodiul i clorul s sufere o reacie chimic, în care electronul suplimentar este transferat de la sodiu la clor, formând cationi de sodiu i anioni clorur. Fiind încrcai în mod opus, aceti cationi i anioni formeaz legturi ionice i se combin pentru a forma clorur de sodiu , NaCl, mai cunoscut sub numele de sare de mas.

N / A+
+ Cl-
NaCl

Formarea ionilor poliatomici i moleculari

O hart a potenialului electrostatic al ionului nitrat ( NO-
3
). Coaja tridimensional reprezint un singur izopotenial arbitrar .

Ionii poliatomici i moleculari sunt adesea formai prin câtigarea sau pierderea ionilor elementari, cum ar fi un proton, H+
, în molecule neutre. De exemplu, când amoniac , NH
3
, accept un proton, H+
- un proces numit protonaie - formeaz ionul de amoniu , NH+
4
. Amoniacul i amoniul au acelai numr de electroni în esenial aceeai configuraie electronic , dar amoniul are un proton suplimentar care îi confer o încrcare net pozitiv.

Amoniacul poate pierde, de asemenea, un electron pentru a obine o sarcin pozitiv, formând ionul NH+
3
. Cu toate acestea, acest ion este instabil, deoarece are o coaj de valen incomplet în jurul atomului de azot, fcându-l un ion radical foarte reactiv .

Datorit instabilitii ionilor radicali, ionii poliatomici i moleculari se formeaz de obicei prin câtigarea sau pierderea ionilor elementari precum H+
, mai degrab decât câtigarea sau pierderea electronilor. Acest lucru permite moleculei s îi pstreze configuraia electronic stabil în timp ce dobândete o încrcare electric.

Potenial de ionizare

Energia necesar pentru desprinderea unui electron în cea mai redus stare de energie de la un atom sau o molecul a unui gaz cu sarcin electric net mai mic se numete potenialul de ionizare , sau energia de ionizare . A n- a energie de ionizare a unui atom este energia necesar pentru detaarea celui de-al n- lea electron dup ce primii n-1 electroni au fost deja detaai.

Fiecare energie de ionizare succesiv este semnificativ mai mare decât ultima. Creteri deosebit de mari apar dup ce un anumit bloc de orbitali atomici este epuizat de electroni. Din acest motiv, ionii tind s se formeze în moduri care îi las cu blocuri orbitale complete. De exemplu, sodiul are un electron de valen în înveliul su exterior, deci în form ionizat se gsete în mod obinuit cu un electron pierdut, ca Na+
. Pe cealalt parte a tabelului periodic, clorul are apte electroni de valen, deci în form ionizat se gsete în mod obinuit cu un electron câtigat, ca Cl-
. Cesiul are cea mai mic energie msurat de ionizare dintre toate elementele, iar heliul este cea mai mare. În general, energia de ionizare a metalelor este mult mai mic decât energia de ionizare a nemetalelor , motiv pentru care, în general, metalele vor pierde electroni pentru a forma ioni încrcai pozitiv, iar nemetalele vor câtiga electroni pentru a forma ioni încrcai negativ.

Legarea ionic

Legtura ionic este un fel de legtur chimic care apare din atracia reciproc a ionilor încrcai în mod opus. Ionii de sarcin similar se resping reciproc, iar ionii de sarcin opus se atrag reciproc. Prin urmare, ionii nu exist de obicei pe cont propriu, ci se vor lega cu ioni cu sarcin opus pentru a forma o reea de cristal . Compusul rezultat se numete compus ionic i se spune c este inut împreun prin legare ionic . În compuii ionici apar distane caracteristice între vecinii ionici din care pot fi derivate extensia spaial i raza ionic a ionilor individuali.

Cel mai frecvent tip de legtur ionic se observ la compuii metalelor i nemetalice (cu excepia gazelor nobile , care rareori formeaz compui chimici). Metalele se caracterizeaz prin faptul c au un numr mic de electroni care depesc o configuraie electronic stabil, cu coaj închis . Ca atare, ei au tendina de a pierde aceti electroni suplimentari pentru a obine o configuraie stabil. Aceast proprietate este cunoscut sub numele de electropozitivitate . Non-metalele, pe de alt parte, se caracterizeaz prin faptul c au o configuraie electronic la doar câiva electroni în afara unei configuraii stabile. Ca atare, ei au tendina de a câtiga mai muli electroni pentru a obine o configuraie stabil. Aceast tendin este cunoscut sub numele de electronegativitate . Atunci când un metal extrem de electropozitiv este combinat cu un nemetal extrem de electronegativ, electronii suplimentari din atomii metalici sunt transferai ctre atomii nemetali cu deficit de electroni. Aceast reacie produce cationi metalici i anioni nemetalici, care sunt atrai unul de cellalt pentru a forma o sare .

Ionii comuni

Cationi comuni
Denumirea comun Formul Denumire istoric
Cationi simpli
Aluminiu Al 3+
Bariu Ba 2+
Beriliu Fii peste 2 ani
Calciu Ca 2+
Crom (III) Cr 3+
Cupru (I) Cu + cupros
Cupru (II) Cu 2+ cupric
Aur (I) Au + auros
Aur (III) Au 3+ auric
Hidrogen H +
Fier (II) Fe 2+ feroase
Fier (III) Fe 3+ feric
Plumb (II) Pb 2+ plumbos
Plumb (IV) Pb 4+ plumbic
Litiu Li +
Magneziu Mg 2+
Mangan (II) Mn 2+ manganos
Mangan (III) Mn 3+ manganic
Mangan (IV) Mn 4+
Mercur (II) Hg 2+ mercuric
Potasiu K + kalic
Argint Ag + argintos
Sodiu Na + natric
Stroniu Sr 2+
Staniu (II) Sn 2+ stâncoas
Staniu (IV) Sn 4+ stannic
Zinc Zn 2+
Cationi poliatomici
Amoniu NH+
4
Hidroniu H 3 O +
Mercur (I) Hg2+
2
milostiv
Anioni comuni
Numele formal Formul Alt. Nume
Anioni simpli
Azide N-
3
Bromur Br -
Carbid C -
Clorur Cl -
Fluorur F -
Hidrur H -
Iodur Eu -
Azotur N 3
Fosfur P 3
Oxid O 2
Sulfur S 2
Selenid Se 2
Oxoanioni ( ioni poliatomici )
Carbonat CO2
3
Clorat ClO-
3
Cromat CrO2
4
Dicromat Cr
2
O2
7
Dihidrogen fosfat H
2
PO-
4
Carbonat de hidrogen HCO-
3
bicarbonat
Sulfat de hidrogen HSO-
4
bisulfat
Sulfitul de hidrogen HSO-
3
bisulfit
Hidroxid OH -
Hipoclorit ClO -
Monohidrogen fosfat HPO2
4
Nitrat NU-
3
Nitrit NU-
2
Perclorat ClO-
4
Permanganat MnO-
4
Peroxid O2
2
Fosfat PO3
4
Sulfat ASA DE2
4
Sulfit ASA DE2
3
Superoxid O-
2
Tiosulfat S
2
O2
3
Silicai SiO4
4
Metasilicat SiO2
3
Silicat de aluminiu AlSiO-
4
Anioni din acizi organici
Acetat CH
3
GÂNGURI-
etanoat
Formate HCOO-
metanat
Oxalat C
2
O2
4
ethanedioate
Cianur CN -

Vezi si

Referine

Opiniones de nuestros usuarios

Raluca Szasz

Postare grozavă despre Ion.

Noemi Dima

Informațiile furnizate despre Ion sunt adevărate și foarte utile. Bine.

Adela Balint

Credeam că știu deja totul despre Ion, dar în acest articol am verificat că anumite detalii pe care le consideram bune nu sunt atât de bune. Mulțumesc pentru informații.