Og han

Ion (fra andet græsk ἰόν  "gående") er et atom eller en gruppe af flere atomer, der har en elektrisk ladning [1] .

I form af uafhængige partikler findes ioner i alle aggregerede tilstande af stof : i gasser (især i atmosfæren ), i væsker (i smelter og opløsninger ), i krystaller og i plasma (især i det interstellare rum ) .

Et atom kan bestå af protoner, neutroner og elektroner. En positivt (+) ladet partikel (atom, molekyle) kaldes, når antallet af protoner (p+) i atomet overstiger antallet af elektroner i dets sammensætning (e-): + > -. Sådan en partikel kaldes en kation [2] . En negativt (-) ladet partikel (atom, molekyle) kaldes, når antallet af elektroner (e-) i atomet overstiger antallet af protoner (p+) i dets sammensætning: + < - . Sådan en partikel kaldes en anion [3] . I det tilfælde, hvor antallet af protoner og elektroner er lig med hinanden, anses partiklen for at være neutral . Modsatte elektriske ladninger tiltrækkes af hinanden af ​​elektrostatisk kraft , så kationer og anioner tiltrækkes af hinanden og danner let ioniske forbindelser .

Beskrivelse

Begrebet og begrebet "ion" (efter forslag fra den engelske videnskabshistoriker William Wavell ) [4] blev introduceret i 1834 af Michael Faraday , som studerede virkningen af ​​elektrisk strøm på vandige opløsninger af syrer , baser og salte , foreslog. at den elektriske ledningsevne af sådanne opløsninger skyldes bevægelser af ioner [5] [6] .

Positivt ladede ioner bevæger sig i opløsning mod den negative pol ( katode ) Faraday kaldet kationer , og negativt ladede ioner bevæger sig mod den positive pol ( anode ) - anioner [4] .

Svante Arrhenius fremlagde i sin afhandling i 1884 en forklaring på, at faste krystallinske salte dissocierer til parrede ladede partikler, når de opløses, hvilket han modtog Nobelprisen i kemi for i 1903 [7] . Arrhenius' forklaring var, at når en opløsning dannes, dissocierer saltet til Faraday-ioner, han foreslog, at ioner dannes selv i fravær af elektrisk strøm [8] [9] [10] .

Da de er kemisk aktive partikler, reagerer ioner med atomer, molekyler og indbyrdes. I elektrolytopløsninger dannes ioner som et resultat af elektrolytisk dissociation og bestemmer mange af deres egenskaber.

Ifølge den kemiske nomenklatur er navnet på en kation bestående af et atom det samme som navnet på grundstoffet, for eksempel kaldes Na + for natriumionen, nogle gange tilføjes oxidationstilstanden i parentes, for eksempel navnet på Fe 2+ kationen  er en jern(II)-ion. Navnet på en anion bestående af et atom er dannet ud fra roden af ​​grundstoffets latinske navn og suffikset "-id", for eksempel F - kaldes fluorion [11] .

Klassificering af ioner

Ioner er opdelt i to store grupper - enkle og komplekse.

Simple ( monatomiske ) ioner indeholder én atomkerne .

Komplekse ( polyatomiske ) ioner indeholder mindst to atomkerner.

Radikale ioner isoleres separat  ladede frie radikaler . Radikale ioner er til gengæld opdelt i radikale kationer og radikale anioner.

Radikale kationer  er positivt ladede partikler med en uparret elektron.

Radikale anioner  er negativt ladede partikler med en uparret elektron [12]

Strukturen af ​​simple ioner

Simple ioner består af én atomkerne og elektroner. Atomkernen består af protoner og neutroner , der bærer næsten hele (mere end 99,9%) af ionens masse og skaber et elektrisk felt , som holdes af elektroner. Ladningen af ​​atomkernen bestemmes af antallet af protoner og falder sammen med grundstoffets serienummer i det periodiske system af D. I. Mendeleev .

Elektroner fylder elektronlagene omkring atomkernen. Elektroner med samme værdi af det vigtigste kvantetal n danner et kvantelag af elektronskyer af lignende størrelse. Lag med n = 1,2,3,4… betegnes henholdsvis med bogstaverne K, L, M, N… Når afstanden fra atomkernen øges, øges lagenes kapacitet, og afhængigt af værdien af ​​n, er 2 (lag K), 8 (lag L), 16 (lag M), 32 (lag N)… elektroner.

En undtagelse fra den generelle regel er den positive brintion, som ikke indeholder elektroner og er en elementær partikel  - en proton. Samtidig indeholder den negative brint-ion to elektroner. Faktisk er hydridionen et system af en proton og to elektroner og er isoelektronisk til den positive lithiumion, som også har to elektroner i elektronskallen.

På grund af elektronbevægelsens bølgenatur har ionen ikke strengt definerede grænser. Derfor er det umuligt nøjagtigt at bestemme størrelsen af ​​ionerne. Den tilsyneladende radius af en ion afhænger af, hvilken fysisk egenskab der overvejes og vil være forskellig for forskellige egenskaber. Normalt bruges sådanne ioniske radier , således at summen af ​​de to radier er lig med ligevægtsafstanden mellem naboioner i krystallen. En sådan semi-empirisk tabel over ioniske radier blev udarbejdet af L. Pauling . [13]

Senere blev et nyt system af ioniske radier kompileret på basis af G. B. Bokiys krystalkemiske undersøgelser af strukturerne af de simpleste binære forbindelser. [fjorten]

Ionisering

Atomer og molekyler kan blive positivt ladede ioner ved at miste en eller flere elektroner . Adskillelsen af ​​en elektron fra et atom eller et molekyle kræver et forbrug af energi, kaldet ioniseringsenergi .

Positivt ladede ioner dannes også ved tilsætning af en proton (den positivt ladede kerne i et brintatom). Et eksempel er den molekylære hydrogenion , ammoniumion , oniumforbindelser .

Negativt ladede ioner dannes ved tilsætning af en elektron til et atom eller molekyle. Tilsætningen af ​​en elektron er ledsaget af frigivelse af energi.

Den positive hydrogenion (H + eller proton, p) opnås ved at ionisere et hydrogenatom . Ioniseringsenergien i denne proces er 13.595 eV .

For et heliumatom er ioniseringsenergien 24.581 eV og 54.403 eV og svarer til løsrivelsen af ​​den første og anden elektron. Den resulterende heliumion (He 2+ ) i fysik kaldes alfapartikel . Frigivelsen af ​​alfapartikler observeres under det radioaktive henfald af nogle atomkerner, for eksempel 88Ra 226 .

Energien til løsrivelse af den første elektron i et atom har en klart udtrykt periodisk karakter af afhængighed af grundstoffets ordenstal.

På grund af alkalimetallers lave ioniseringsenergi mister deres atomer let deres ydre elektroner, når de udsættes for lys . Frigørelsen af ​​en elektron produceres i dette tilfælde på grund af energien fra lyskvanter absorberet af metallet .

Noter

  1. ↑ ion | Definition, kemi, eksempler og  fakta . Encyclopedia Britannica . Hentet 9. september 2020. Arkiveret fra originalen 20. oktober 2020.
  2. ↑ Definition af  CATION . www.merriam-webster.com _ Hentet 6. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 6. oktober 2021.
  3. ↑ Definition af  ANION . www.merriam-webster.com _ Hentet 6. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 6. oktober 2021.
  4. ↑ 1 2 The Correspondence of Michael Faraday, Vol. 2: 1832-1840  / Frank AJL James. - 1991. - S. 183. - ISBN 9780863412493 . Arkiveret 14. april 2021 på Wayback Machine
  5. ↑ Michael Faraday (1791-1867) . Storbritannien: BBC . Arkiveret 25. august 2016 på Wayback Machine
  6. ↑ Online etymologiordbog . Hentet 7. januar 2011. Arkiveret fra originalen 14. maj 2011.
  7. ↑ Nobelprisen i kemi 1903 . nobelprize.org . Hentet 22. marts 2022. Arkiveret fra originalen 8. juli 2018.
  8. ↑ The New Columbia Encyclopedia . — 4. - New York City: Columbia University , 1976. - S.  155 . - ISBN 978-0-231-03572-9 .
  9. ↑ Goetz, Philip W. The New Encyclopædia Britannica. - 15. - Chicago : Encyclopædia Britannica, Inc. , 1992. - Vol. 1. - S. 587. - ISBN 978-0-85229-553-3 .
  10. ↑ Ordbog over videnskabelig biografi. - 1. - New York City: Charles Scribner's Sons , 1970. - S. 296-302. - ISBN 978-0-684-10112-5 .
  11. ↑ Kemisk nomenklatur // En ung kemikers encyklopædiske ordbog . 2. udg. / Komp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M .: Pædagogik , 1990. - S. 161-164 . — ISBN 5-7155-0292-6 .
  12. ↑ Chemical Encyclopedic Dictionary. - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1983. - 792 s.
  13. ↑ Pauling L. Den kemiske bindings natur. - Moskva, Leningrad: Goshimizdat, 1947. - 440 s.
  14. ↑ G.B. Boky. Krystal kemi. - Moskva: Moscow State University, 1960.

Litteratur

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier


Litteratur