Splošna in anorganska kemija. Ioni so atomi, ki nosijo naboj. Pozitivno nabiti vodikovi ioni se imenujejo

Ioni (iz grščine ion - gredo), električno nabiti delci, ki nastanejo kot posledica izgube ali vezave enega ali več elektronov (ali drugih nabitih delcev) na atom, molekulo, radikal ali drug ion. Pozitivno nabiti ioni se imenujejo kationi, negativno nabiti ioni pa anioni. Izraz je leta 1834 predlagal M. Faraday.

Ioni so označeni s kemičnim simbolom z indeksom v zgornjem desnem kotu. Indeks označuje predznak in velikost naboja, to je večkratnost iona, v enotah naboja elektrona. Ko atom izgubi ali pridobi 1, 2, 3 ... elektrone, nastanejo eno-, dvo- in tri-nabiti ioni (glej Ionizacija), na primer Na +, Ca 2+, Al 3+, Cl -, SO 4 2 -.

Atomski ioni so označeni tudi s kemičnim simbolom elementa z rimskimi številkami, ki označujejo večkratnost iona, v tem primeru so rimske številke spektroskopski simboli in njihova vrednost je večja od vrednosti naboja na enoto, tj. NI pomeni nevtralni atom N, oznaka iona NII pomeni enojni nabit ion N +, NIII pomeni N 2+.

Zaporedje ionov različnih kemičnih elementov, ki vsebuje enako število elektronov, tvori izoelektronsko serijo.

Ioni so lahko del molekul snovi, ki tvorijo molekule zaradi ionskih vezi. V obliki neodvisnih delcev v nevezanem stanju najdemo ione v vseh agregacijskih stanjih - v plinih (zlasti v atmosferi), v tekočinah (v talinah in raztopinah), v kristalih. V tekočinah, odvisno od narave topila in topljenca, lahko ioni obstajajo neskončno dolgo, na primer ion Na + v vodni raztopini natrijevega klorida NaCl. Soli v trdnem stanju običajno tvorijo ionske kristale. Kristalna mreža kovin je sestavljena iz pozitivno nabitih ionov, znotraj katerih je "elektronski plin". Energijo interakcije atomskih ionov lahko izračunamo z različnimi približnimi metodami, ki upoštevajo medatomsko interakcijo.

Do tvorbe ionov pride med procesom ionizacije. Za odstranitev elektrona iz nevtralnega atoma ali molekule je potrebno porabiti določeno energijo, ki ji pravimo ionizacijska energija. Ionizacijska energija, ki se nanaša na naboj elektrona, se imenuje ionizacijski potencial. Afiniteta do elektronov je nasprotna ionizacijski energiji in kaže količino energije vezave dodatnega elektrona v negativnem ionu.

Nevtralni atomi in molekule se ionizirajo pod delovanjem kvantov optičnega sevanja, rentgenskega in g-sevanja, električnega polja ob trku z drugimi atomi, delci itd.

V plinih se ioni tvorijo predvsem z udarcem visokoenergijskih delcev ali s fotoionizacijo z ultravijoličnimi, rentgenskimi in g-žarki (glej Ionizirajoče sevanje). Tako nastali ioni so v normalnih pogojih kratkotrajni. Pri visokih temperaturah lahko pride tudi do ionizacije atomov in ionov (termična ionizacija, tj. toplotna disociacija z ločitvijo elektrona) kot ravnovesni proces, pri katerem stopnja ionizacije narašča z naraščanjem temperature in padanjem tlaka. V tem primeru se plin spremeni v stanje plazme.

Ioni v plinih igrajo pomembno vlogo pri številnih pojavih. V naravnih razmerah nastajajo ioni v zraku pod vplivom kozmičnih žarkov, sončnega sevanja ali električnega razelektritve (strele). Prisotnost ionov, njihova vrsta in koncentracija vplivajo na številne fizikalne lastnosti zraka, njegovo fiziološko aktivnost.

Jona Jona

(iz grščine. iōn - gredo), nabiti delci, ki nastanejo iz atoma (molekule) kot posledica izgube ali vezave enega ali več elektronov. V raztopinah se pozitivno nabiti ioni imenujejo kationi, negativno nabiti ioni pa anioni. Izraz je leta 1834 predlagal M. Faraday.

IONI

IONI (iz grščine ion - gredo), električno nabiti delci, ki nastanejo kot posledica izgube ali vezave enega ali več elektronov. (cm. ELEKTRON (delec))(ali drugih nabitih delcev) na atom, molekulo, radikal ali drug ion. Pozitivno nabiti ioni se imenujejo kationi (cm. KATION), negativno nabiti ioni - anioni (cm. ANION)... Izraz je predlagal M. Faraday (cm. FARADAY Michael) leta 1834
Ioni so označeni s kemičnim simbolom z indeksom v zgornjem desnem kotu. Indeks označuje predznak in velikost naboja, to je večkratnost iona, v enotah naboja elektrona. Ko atom izgubi ali pridobi 1, 2, 3 ... elektrone, nastanejo eno-, dvo- oziroma tri-nabiti ioni (glej Ionizacija (cm. IONIZACIJA)), na primer Na +, Ca 2+, Al 3+, Cl -, SO 4 2-.
Atomski ioni so označeni tudi s kemičnim simbolom elementa z rimskimi številkami, ki označujejo večkratnost iona, v tem primeru so rimske številke spektroskopski simboli in njihova vrednost je večja od vrednosti naboja na enoto, tj. NI pomeni nevtralni atom N, oznaka iona NII pomeni enojni nabit ion N +, NIII pomeni N 2+.
Zaporedje ionov različnih kemičnih elementov, ki vsebuje enako število elektronov, tvori izoelektronsko serijo.
Ioni so lahko del molekul snovi in ​​tvorijo molekule zaradi ionske vezi (cm. ION BOND)... V obliki neodvisnih delcev v nevezanem stanju najdemo ione v vseh agregacijskih stanjih - v plinih (zlasti v atmosferi), v tekočinah (v talinah in raztopinah), v kristalih. V tekočinah, odvisno od narave topila in topljenca, lahko ioni obstajajo neskončno dolgo, na primer ion Na + v vodni raztopini natrijevega klorida NaCl. Soli v trdnem stanju običajno tvorijo ionske kristale (cm. IONSKI KRISTALI)... Kristalna mreža kovin je sestavljena iz pozitivno nabitih ionov, znotraj katerih je "elektronski plin". Energija interakcije atomskih ionov se lahko izračuna z različnimi približnimi metodami, ki upoštevajo medatomsko interakcijo (cm. MEDAJATOMSKA INTERAKCIJA).
Do tvorbe ionov pride med procesom ionizacije. Za odstranitev elektrona iz nevtralnega atoma ali molekule je potrebno porabiti določeno energijo, ki ji pravimo ionizacijska energija. Ionizacijska energija, ki se nanaša na naboj elektrona, se imenuje ionizacijski potencial. Afiniteta do elektronov je nasprotna ionizacijski energiji in kaže količino energije vezave dodatnega elektrona v negativnem ionu.
Nevtralni atomi in molekule se ionizirajo pod delovanjem kvantov optičnega sevanja, rentgenskega in g-sevanja, električnega polja ob trku z drugimi atomi, delci itd.
V plinih se ioni tvorijo predvsem z udarcem visokoenergijskih delcev ali s fotoionizacijo z ultravijoličnimi, rentgenskimi in g-žarki (glej Ionizirajoče sevanje (cm. IONIZIRANO SEVANJE)). Tako nastali ioni so v normalnih pogojih kratkotrajni. Pri visokih temperaturah se lahko kot ravnotežni proces pojavi tudi ionizacija atomov in ionov (termična ionizacija, tj. toplotna disociacija z ločitvijo elektrona). (cm. Uravnotežen PROCES), pri katerem stopnja ionizacije narašča z naraščanjem temperature in padanjem tlaka. V tem primeru se plin spremeni v stanje plazme (cm. PLAZMA).
Ioni v plinih igrajo pomembno vlogo pri številnih pojavih. V naravnih razmerah nastajajo ioni v zraku pod vplivom kozmičnih žarkov, sončnega sevanja ali električnega razelektritve (strele). Prisotnost ionov, njihova vrsta in koncentracija vplivajo na številne fizikalne lastnosti zraka, njegovo fiziološko aktivnost.

enciklopedični slovar. 2009 .

Poglejte, kaj so "ioni" v drugih slovarjih:

IONI- (iz grč. ion hoja, potepanje), atomi ali kem. radikali, ki nosijo električne naboje. Zgodba. Kot je Faraday prvič ugotovil, je prevajanje električnega toka v raztopinah povezano s gibanjem materialnih delcev, ki prenašajo ... ... Velika medicinska enciklopedija

IONI, električno nabiti delci, ki nastanejo iz atoma (molekule) kot posledica izgube ali vezave enega ali več elektronov. Pozitivno nabiti ioni se imenujejo kationi, negativno nabiti ioni se imenujejo anioni ... Sodobna enciklopedija

ioni- - električno nabiti atomi ali molekule. Splošna kemija: učbenik / A. V. Zholnin Ioni so električno nabiti delci, ki nastanejo zaradi izgube ali vezave elektronov z atomi, molekulami in radikali. Slovar analitične kemije ... ... Kemični izrazi

Razkrojni produkti katerega koli telesa z elektrolizo. Slovar tujih besed, vključenih v ruski jezik. Čudinov A.N., 1910 ... Slovar tujih besed ruskega jezika

Ion (grško ιόν "hodi") je električno nabit delec (atom, molekula), ki običajno nastane kot posledica izgube ali vezave enega ali več elektronov z atomi ali molekulami. Naboj iona je večkratnik naboja elektrona. Koncept in ... ... Wikipedia

Jona- (iz grškega ion, ki prihaja iz) električno nabiti delci, ki nastanejo z izgubo ali vezavo elektronov (ali drugih nabitih delcev) z atomi ali skupinami atomov (molekule, radikali itd.). Pojem in izraz ionov je bil uveden leta 1834 ... ... Enciklopedični slovar metalurgije

- (iz grščine gre), enoatomni ali poliatomski delci, ki nosijo elektriko. obremenitev, npr. H +, Li +, Al3 +, NH4 +, F, SO42. Pozitivni I. se imenujejo kationi (iz grškega kation, dobesedno gredo navzdol), negativni an in približno n in m (iz grškega anion, ... ... Kemična enciklopedija

- (iz grščine. ión coming) električno nabiti delci, ki nastanejo zaradi izgube ali vezave elektronov (ali drugih nabitih delcev) z atomi ali skupinami atomov. Takšne skupine atomov so lahko molekule, radikali ali drugi I. ... ... Velika sovjetska enciklopedija

ioni- fizično delci, ki nosijo pozitiven ali negativen naboj. Pozitivno nabiti ioni nosijo manj elektronov, kot bi morali, negativni pa več ... Univerzalni dodatni praktični razlagalni slovar I. Mostitskyja

- (fizikalni) Po terminologiji, ki jo je v nauk o elektriki vnesel slavni Faraday, se telo, ki je podvrženo razgradnji z delovanjem galvanskega toka nanj, imenuje elektrolit, razpad na ta način z elektrolizo, razpadni produkti pa z ioni ... ... ... Enciklopedični slovar F.A. Brockhaus in I.A. Efron

Malo ljudi je dobro seznanjenih z različnimi izrazi, teorijami in zakoni fizike in kemije. In nekateri morda šele začenjajo študirati te discipline. Zato so nekateri pojmi lahko neznani ali pozabljeni. Na primer, beseda "ion" je poznana mnogim ljudem, vendar se spomnimo, kaj je ion in kakšne lastnosti ima.

Kaj je ion

Beseda in koncept "ion" sta k nam prišla iz starogrškega jezika in je prevedena kot "hoja". Ion je nabit delec. Zato ima ion lahko tako pozitivne kot negativne naboje. Nabit delec je lahko atom ali molekula ali prosti radikal. V tem primeru je naboj večkratnik naboja elektrona.

V prostem stanju se ioni nahajajo povsod v katerem koli agregacijskem stanju snovi. Najdemo jih v plinih, tekočinah, zlitinah, kristalih in plazmi.

Če je ion negativen, se imenuje anion, pozitiven naboj pa kation. Ta imena je uvedel znanstvenik Michael Faraday, ki je odkril ione.

Izraz "ion" je skoval tudi fizik in kemik Michael Faraday leta 1834, ko je preučeval učinek električnega toka na različne vodne raztopine. Takrat je ugotovil, da je električna prevodnost različnih alkalnih, kislih in solnih raztopin odvisna od gibanja posebnih delcev, ki jih je imenoval ione in jih razdelil na pozitivne in negativne nabojne.

Ioni imajo več osnovnih fizikalnih lastnosti:

• Ioni so aktivne snovi in ​​medsebojno delujejo z atomi, molekulami, prostimi radikali in istimi ioni. So vključeni v številne različne reakcije.
• V električnem polju ioni prenašajo elektriko do želenih nasprotno nabitih elektrod.
• V živih organizmih imajo ioni veliko vlogo tudi pri prevajanju živčnih impulzov.
• Ioni lahko delujejo kot katalizatorji ali intermediati v kemičnih reakcijah.
• Ionske reakcije v elektrolitskih raztopinah se pojavijo takoj;
• Pozitivni vodikovi ioni so v fiziki protoni. Protoni in nevtroni tvorijo vsa jedra atomov. Tak proton lahko dobimo z ionizacijo vodikovega atoma.

Preberete lahko tudi naš uporabni razdelek

Skoraj vsi so videli oglas za tako imenovani "lestenec Chizhevsky", zaradi katerega se negativni ioni v zraku povečajo v količini. Vendar se po šoli vsi ne spomnijo natančno samih ionov - to so nabiti delci, ki so izgubili nevtralnost, ki je lastna normalnim atomom. In zdaj malo več podrobnosti.

"Napačni" atomi

Kot veste, je številka v tabeli velikega Mendelejeva povezana s številom protonov v jedru atoma. Zakaj ne elektronov? Ker število in popolnost elektronov, čeprav vpliva na lastnosti atoma, ne določata njegovih temeljnih lastnosti, povezanih z jedrom. Morda ni dovolj elektronov ali pa jih je preveč. Ioni so samo atomi z "napačnim" številom elektronov. Še več, paradoksalno, tiste, ki imajo pomanjkanje elektronov, imenujemo pozitivni, presežek pa negativni.

Malo o imenih

Kako nastanejo ioni? To je preprosto vprašanje – obstajata samo dva načina izobraževanja. Ali kemična pot ali fizična pot. Rezultat je lahko pozitiven ion, ki ga pogosto imenujemo kation, in negativni anion. Posamezen atom ali celotna molekula, ki velja tudi za posebno poliatomsko vrsto ionov, ima lahko primanjkljaj ali presežek naboja.

Prizadevanje za stabilnost

Če pride do ionizacije medija, na primer plina, potem v njem obstajajo kvantitativno sorazmerna razmerja elektronov in pozitivnih ionov. Toda tak pojav je redek (med nevihto, v bližini plamena), plin v tako spremenjenem stanju ne obstaja dolgo. Zato so na splošno blizu tal, ki so sposobni reagirati z zračnimi ioni, redkost. Plin je okolje, ki se zelo hitro spreminja. Takoj, ko delovanje ionizirajočih faktorjev preneha, se ioni srečajo med seboj in spet postanejo nevtralni atomi. To je njihovo normalno stanje.

Jedka tekočina

Ione lahko najdemo v velikih količinah v vodi. Dejstvo je, da so molekule vode delci, v katerih so neenakomerno razporejene po molekuli, so dipoli, ki imajo na eni strani pozitiven naboj, na drugi pa negativen.

In ko se v vodi pojavi topna snov, molekule vode s svojimi poli električno vplivajo na dodano snov in jo ionizirajo. Dober primer je morska voda, v kateri je veliko snovi v obliki ionov. Ljudje to že dolgo vedo. Nad določeno točko je v atmosferi veliko ionov; ta lupina se imenuje ionosfera. uničuje stabilne atome in molekule. Delci v ioniziranem stanju se lahko prenesejo na celotno snov. Primer so svetle, nenavadne barve dragih kamnov.

Ioni so osnova življenja, saj je osnovni proces pridobivanja energije iz ATP nemogoč brez ustvarjanja električno nestabilnih delcev, sam temelji na interakcijah ionov in številnih kemičnih procesov, ki jih katalizirajo encimi, poteka le zaradi ionizacije. Ni presenetljivo, da nekatere snovi v tem stanju človek zaužije navznoter. Klasičen primer so koristni srebrovi ioni.

In je- enoatomski ali poliatomski električno nabit delec snovi, ki nastane kot posledica izgube ali vezave enega ali več elektronov z atomom v molekuli.

Naboj iona je večkratnik naboja elektrona. Pojem in izraz "ion" je leta 1834 uvedel Michael Faraday, ki je med preučevanjem učinka električnega toka na vodne raztopine kislin, alkalij in soli predlagal, da je električna prevodnost takšnih raztopin posledica gibanja ionov. Pozitivno nabiti ioni, ki se premikajo v raztopini do negativnega pola (katode), je poimenoval Faraday kationov, in negativno nabit, se premika na pozitivni pol (anodo) - anionov.

Lastnosti ionov določajo:

1) znak in velikost njihovega naboja;
2) zgradba ionov, torej razporeditev elektronov in moč njihovih vezi, pri čemer so še posebej pomembni zunanji elektroni;
3) njihove velikosti, določene s polmerom orbite zunanjega elektrona.
4) moč elektronske lupine (deformabilnost ionov).

V obliki neodvisnih delcev se ioni nahajajo v vseh agregacijskih stanjih: v plinih (zlasti v atmosferi), v tekočinah (v talinah in raztopinah), v kristalih in plazmi (zlasti v medzvezdnem prostoru).

Ioni kot kemično aktivni delci vstopajo v reakcije z atomi, molekulami in med seboj. V raztopinah nastanejo ioni kot posledica elektrolitske disociacije in določajo lastnosti elektrolitov.

Število elementarnih električnih nabojev ionov v raztopinah skoraj vedno sovpada z valenco danega atoma ali skupine; plinski ioni imajo lahko različno število elementarnih nabojev. Pod vplivom dovolj energičnih vplivov (visoka temperatura, visokofrekvenčno sevanje, hitri elektroni) lahko nastanejo pozitivni ioni z različnim številom elektronov, vse do golih jeder. Pozitivni ioni so označeni s + (plus) ali piko (na primer Mg ***, Al +++), negativni ioni - (minus) ali "(Cl -, Br"). Število znakov označuje število odvečnih elementarnih nabojev. Najpogosteje se ioni tvorijo s stabilnimi zunanjimi elektronskimi lupinami, ki ustrezajo lupini žlahtnih plinov. Ioni, iz katerih so zgrajeni kristali, in ioni, ki jih najdemo v raztopinah in topilih z visokimi dielektričnimi konstantami, sodijo večinoma v to vrsto, na primer alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine, halogeni itd. -poklican. prehodni ioni, pri katerih zunanje lupine vsebujejo od 9 do 17 elektronov; ti ioni lahko relativno zlahka prehajajo v ione drugačne vrste in pomena (na primer Fe - -, Cu" itd.).

Kemijske in fizikalne lastnosti

Kemične in fizikalne lastnosti ionov se močno razlikujejo od lastnosti nevtralnih atomov, pri čemer se v mnogih pogledih spominjajo lastnosti atomov drugih elementov, ki imajo enako število elektronov in enako zunanjo elektronsko lupino (na primer, K" spominja na Ar, F" —Ne). Preprosti ioni, kot kaže valovna mehanika, so sferični. Za velikosti ionov je značilna velikost njihovih polmerov, ki jih lahko empirično določimo iz podatkov rentgenske analize kristalov (Goldschmidt) ali pa teoretično izračunamo z metodami valovne mehanike (Pauliig) ali statistike (Fermi). Rezultati, pridobljeni z obema metodama, dajejo precej zadovoljivo soglasje. Številne lastnosti kristalov in raztopin so določene s polmeri ionov, iz katerih so sestavljeni; pri kristalih so te lastnosti energija kristalne mreže in v veliki meri njena vrsta; v raztopinah ioni polarizirajo in privlačijo molekule topila ter tvorijo lupine spremenljive sestave, to polarizacijo in moč vezi med ioni in molekulami topila določajo skoraj izključno polmeri in naboji ionov. Kako močan je splošni učinek polja ionov na molekule topila, kažejo izračuni Zwickyja, ki je ugotovil, da so molekule vode blizu ionov pod tlakom okoli 50.000 atm. Moč (deformabilnost) zunanje elektronske lupine je odvisna od stopnje vezave zunanjih elektronov in določa predvsem optične lastnosti ionov (barva, lom). Vendar pa je barva ionov povezana tudi s tvorbo ionov različnih spojin z molekulami topila. Teoretični izračuni učinkov, povezanih z deformacijo elektronskih lupin, so težji in manj obdarjeni kot izračuni interakcijskih sil med ioni. Vzroki za nastanek ionov v raztopinah niso natančno znani; najbolj verodostojno je mnenje, da se molekule topnih snovi z molekulsko ničlo topila razbijejo na ione; heteropolarni, torej kristali, zgrajeni iz ionov, očitno dajejo, ko se raztopijo, takoj ione. Vrednost molekularnega polja topila je tako rekoč potrjena z vzporednostjo med vrednostjo dielektrične konstante topila, ki je približno merilo napetosti njegovega molekularnega polja, in stopnjo disociacije ( Nernst-Thomsonovo pravilo, ki ga je eksperimentalno potrdil Walden). Vendar pa se ionizacija pojavlja tudi v snoveh z majhnimi dielektričnimi konstantami, vendar se tu raztopijo predvsem elektroliti, ki dajejo kompleksne ionske. Kompleksi včasih nastanejo iz ionov raztapljajoče se snovi, včasih pri njihovem nastanku sodeluje tudi topilo. Za snovi z majhnimi dielektričnimi konstantami je značilna tudi tvorba kompleksnih ionov pri dodajanju neelektrolitov, na primer (C 2 H 5) 0Br 3 daje v mešanici s kloroformom prevodno
sistem. Zunanji znak nastanka kompleksnih ionov je t.i. nenormalna električna prevodnost, pri kateri graf, ki prikazuje odvisnost molarne električne prevodnosti od redčenja, daje maksimum v območju koncentriranih raztopin in minimum - z nadaljnjim redčenjem.

Nomenklatura V skladu s kemično nomenklaturo ime kationa, sestavljenega iz enega atoma, sovpada z imenom elementa, na primer Na + se imenuje natrijev ion, včasih se v oklepaju doda naboj, na primer ime elementa. Fe 2+ kation je železov (II) -ion. Ime je sestavljeno iz enega atomskega aniona, sestavljenega iz korena latinskega imena elementa in pripone " -jaz sem", F se na primer imenuje fluoridni ion.