Что такое ионы кратко
Обновлено: 04.07.2024
Атом, при взаимодействии с другими атомами, может отдать один или несколько электронов другому атому или, наоборот, присоединить один или несколько чужих электронов. В результате электрически нейтральный атом становится положительно или отрицательно заряженной частицей — ионом.
Ион — это положительно или отрицательно электрически заряженная частица, образовавшаяся в результате потери атомом или присоединения к нему одного или нескольких электронов.
Если атом теряет один электрон, то образуется положительно заряженный ион с зарядом +1, а если присоединяет электрон, то заряд иона будет равен -1. В случае потери атомом или присоединения к нему двух электронов образуются ионы с зарядами +2 или -2 соответственно и т. д.
Заряд иона записывается рядом с символом химического элемента в верхнем правом углу.
Пример. H 1+ , Ca 2+ , O 2- .
Знаки + и - , в записи заряда иона, ставятся после числа, которое показывает количество потерянных или присоединённых электронов. Число 1 обычно опускается, поэтому, если ион имеет заряд +1 или -1, то в верхнем правом углу ставят только плюс или минус.
Пример. H + , Cl - .
В зависимости от заряда иона (положительного или отрицательного), ионы делятся на катионы и анионы. Катионы — это положительно заряженные ионы. Анионы — это отрицательно заряженные ионы.
Катионы и анионы, то есть противоположно заряженные ионы, притягиваются друг к другу.
Знак заряда И. обозначают соответственно знаками плюс или минус. Величина заряда И. кратна заряду электрона: при потере или приобретении атомом 1, 2, 3. электронов образуются, соответственно, одно-, двух- и трёхзарядные И. (см. Ионизация), например Na + , Ca 2+ , Al 3+ , Cl — , SO4 2— . И. могут входить в состав молекул веществ (см. Ионная связь). В виде самостоятельных частиц они встречаются во всех агрегатных состояниях вещества — в газах (в частности, в атмосфере), в жидкостях (в расплавах и в растворах), в кристаллах (см. Ионные кристаллы).
В газах И. образуются большей частью под действием ударов частиц большой энергии или при фотоионизации под действием ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучей (см. Ионизирующие излучения). Образовавшиеся таким путём И. в обычных условиях недолговечны вследствие способности соединяться, взаимно нейтрализуясь. При высокой температуре ионизация атомов и ионов (термическая ионизация, т. е. термическая диссоциация с отделением электрона) может происходить также как равновесный процесс, в котором степень ионизации возрастает с повышением температуры и с понижением давления. Газ переходит при этом в состояние плазмы (См. Плазма).
И. в газах играют большую роль во многих явлениях. В природных условиях И. образуются в воздухе под действием космических лучей, солнечного излучения или электрического разряда (молнии). Присутствие И., их вид и концентрация влияют на многие физические свойства Воздуха, на его физиологическую активность (см. Ионы в атмосфере). На использовании И. основаны многие методы экспериментального исследования (Масс-спектроскопия, применение Вильсона камеры (См. Вильсона камера) и др.). И. в газах обладают высокой химической активностью, легко вступая во взаимодействие с другими частицами и вызывая те или иные химические реакции. Низкотемпературная плазма, состоящая из ионизированных частиц, используется в работе магнитогидродинамических генераторов. Высокотемпературная плазма — при разработке методов осуществления управляемой термоядерной реакции.
И. в организме — непременные участники обмена веществ. Они, в частности, участвуют в механизмах, обусловливающих проницаемость биологических мембран (См. Биологические мембраны), в регуляции мышечного сокращения, в проведении импульса возбуждения по нервному волокну и т. д. Постоянно протекающая диссоциация молекул на И. и противоположный процесс — ассоциация И. в молекулы — так сбалансированы в организме, что содержание И. в клетках и тканевых жидкостях в норме поддерживается на определённом уровне (см. Гомеостаз). Однако при некоторых воздействиях этот уровень может сдвигаться.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .
Ионы — это заряженные частицы, которые образуются из атомов или групп атомов после отдачи или присоединения электронов.
Ионы могут быть простые ( Na + , Mg 2 + , Cl − и др.) и сложные ( SO 3 2 − , NH 4 + , SO 4 2 − и др.).
При пропускании через раствор или расплав электрического тока положительно заряженные ионы движутся к отрицательно заряженному электроду (катоду), а отрицательно заряженные ионы движутся к положительно заряженному электроду (аноду), как показано на рисунке.
К катионам относятся ион водорода H + , ион аммония NH 4 + ; ионы металлов Na + , K + , Fe 2 + , Al 3 + и др.
В растворах электролитов сумма зарядов катионов равна сумме зарядов анионов, поэтому эти растворы электронейтральны.
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:
Аналогично при присоединении электрона:
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.
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 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 , вероятнее всего, такой элемент может либо отдать, либо принять один электрон. У 27го элемента электронная конфигурация выглядит так: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 7 , 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 (др.-греч. ἰόν — идущее) — одноатомная или многоатомная электрически заряженная частица, образующаяся в результате потери или присоединения атомом или молекулой одного или нескольких электронов. Ионизация (процесс образования ионов) может происходить при высоких температурах, под воздействием электрического поля, ионизирующего излучения и т.п.
В виде самостоятельных частиц, ионы встречаются во всех агрегатных состояниях вещества — в газах (в частности, в атмосфере), в жидкостях (в расплавах и растворах), в кристаллах и в плазме (в частности, в межзвёздном пространстве).
Являясь химически активными частицами, ионы вступают в реакции с атомами, молекулами и между собой. В растворах ионы образуются в результате электролитической диссоциации и обусловливают свойства электролитов.
Читайте также: