A on

Ion (z jiného řeckého ἰόν  „jdoucí“) je atom nebo skupina několika atomů, které mají elektrický náboj [1] .

Ve formě nezávislých částic se ionty nacházejí ve všech agregovaných stavech hmoty : v plynech (zejména v atmosféře ), v kapalinách (v taveninách a roztocích ), v krystalech a v plazmatu (zejména v mezihvězdném prostoru ) . .

Atom se může skládat z protonů, neutronů a elektronů. Kladně (+) nabitá částice (atom, molekula) se nazývá, když počet protonů (p+) v atomu převyšuje počet elektronů v jeho složení (e-): + > -. Taková částice se nazývá kation [2] . Záporně (-) nabitá částice (atom, molekula) se nazývá, když počet elektronů (e-) v atomu překročí počet protonů (p+) v jeho složení: + < - . Taková částice se nazývá anion [3] . V případě, že je počet protonů a elektronů stejný, považuje se částice za neutrální . Opačné elektrické náboje jsou k sobě přitahovány elektrostatickou silou , takže kationty a anionty se k sobě přitahují a snadno tvoří iontové sloučeniny .

Popis

Pojem a termín „ion“ (na návrh anglického historika vědy Williama Wavella ) [4] zavedl v roce 1834 Michael Faraday , který při studiu vlivu elektrického proudu na vodné roztoky kyselin , zásad a solí navrhl že elektrická vodivost takových roztoků je způsobena pohybem iontů [5] [6] .

Kladně nabité ionty pohybující se v roztoku směrem k zápornému pólu ( katodě ) Faraday nazývá kationty a záporně nabité ionty pohybující se směrem ke kladnému pólu ( anoda ) - anionty [4] .

Svante Arrhenius předložil ve své disertační práci v roce 1884 vysvětlení skutečnosti, že pevné krystalické soli se při rozpuštění rozpadají na párové nabité částice, za což obdržel v roce 1903 Nobelovu cenu za chemii [7] . Arrheniusovo vysvětlení bylo, že když se vytvoří roztok, sůl se disociuje na Faradayovy ionty, navrhl, že ionty se tvoří i v nepřítomnosti elektrického proudu [8] [9] [10] .

Jako chemicky aktivní částice reagují ionty s atomy, molekulami a mezi sebou. V roztocích elektrolytů vznikají ionty v důsledku elektrolytické disociace a určují mnoho z jejich vlastností.

Podle chemické nomenklatury je název kationtu skládajícího se z jednoho atomu stejný jako název prvku, například Na + se nazývá ion sodíku, někdy se oxidační stav přidává do závorek, například název prvku kationtem Fe 2+  je iont železa (II). Název aniontu skládajícího se z jednoho atomu je utvořen od kořene latinského názvu prvku a přípona „-id“, například F - se nazývá fluoridový iont [11] .

Klasifikace iontů

Ionty se dělí na dvě velké skupiny – jednoduché a složité.

Jednoduché ( monatomické ) ionty obsahují jedno atomové jádro .

Komplexní ( polyatomické ) ionty obsahují alespoň dvě atomová jádra.

Radikálové ionty jsou izolovány odděleně  nabité volné radikály . Radikálové ionty se zase dělí na radikálové kationty a radikálové anionty.

Kationty radikálů  jsou kladně nabité částice s jedním nepárovým elektronem.

Radikálové anionty  jsou záporně nabité částice s jedním nepárovým elektronem [12]

Struktura jednoduchých iontů

Jednoduché ionty se skládají z jednoho atomového jádra a elektronů. Atomové jádro se skládá z protonů a neutronů , nesoucích téměř celou (více než 99,9 %) hmotnost iontu a vytváří elektrické pole , které je drženo elektrony. Náboj atomového jádra je určen počtem protonů a shoduje se s pořadovým číslem prvku v periodické tabulce D. I. Mendělejeva .

Elektrony vyplňují elektronové vrstvy kolem atomového jádra. Elektrony se stejnou hodnotou hlavního kvantového čísla n tvoří kvantovou vrstvu elektronových mraků podobných velikostí. Vrstvy s n = 1,2,3,4… se označují písmeny K, L, M, N… Se vzrůstající vzdáleností od atomového jádra roste kapacita vrstev a v závislosti na hodnotě n je 2 (vrstva K), 8 (vrstva L), 16 (vrstva M), 32 (vrstva N)… elektronů.

Výjimkou z obecného pravidla je kladný vodíkový iont, který neobsahuje elektrony a je elementární částicí  – protonem. Zároveň záporný vodíkový iont obsahuje dva elektrony. Ve skutečnosti je hydridový iont systémem jednoho protonu a dvou elektronů a je isoelektronický s kladným iontem lithia, který má také dva elektrony v elektronovém obalu.

Vzhledem k vlnové povaze pohybu elektronů nemá ion přesně definované hranice. Proto je nemožné přesně určit velikost iontů. Zdánlivý poloměr iontu závisí na tom, která fyzikální vlastnost je uvažována, a bude se lišit pro různé vlastnosti. Obvykle se používají takové iontové poloměry , aby součet dvou poloměrů byl roven rovnovážné vzdálenosti mezi sousedními ionty v krystalu. Takovou semiempirickou tabulku iontových poloměrů sestavil L. Pauling . [13]

Později byl sestaven nový systém iontových poloměrů na základě G. B. Bokiyho krystalochemických studií struktur nejjednodušších binárních sloučenin. [čtrnáct]

Ionizace

Atomy a molekuly se mohou stát kladně nabitými ionty ztrátou jednoho nebo více elektronů . Oddělení elektronu od atomu nebo molekuly vyžaduje vynaložení energie, nazývané ionizační energie .

Kladně nabité ionty vznikají také adicí protonu (kladně nabité jádro atomu vodíku). Příkladem je molekulární vodíkový iont , amonný iont , oniové sloučeniny .

Záporně nabité ionty vznikají přidáním elektronu k atomu nebo molekule. Přidání elektronu je doprovázeno uvolněním energie.

Kladný vodíkový iont (H + nebo proton, p) se získá ionizací atomu vodíku . Ionizační energie v tomto procesu je 13,595 eV .

Pro atom helia je ionizační energie 24,581 eV a 54,403 eV a odpovídá oddělení prvního a druhého elektronu. Výsledný iont helia (He 2+ ) se ve fyzice nazývá částice alfa . Uvolňování částic alfa je pozorováno při radioaktivním rozpadu některých atomových jader, například 88 Ra 226 .

Energie odtržení prvního elektronu atomu má jasně vyjádřenou periodickou povahu závislosti na pořadovém čísle prvku.

Vzhledem k nízkým ionizačním energiím alkalických kovů jejich atomy při vystavení světlu snadno ztrácejí své vnější elektrony . Oddělení elektronu je v tomto případě produkováno v důsledku energie světelných kvant absorbovaných kovem .

Poznámky

  1. ↑ iont | Definice, chemie, příklady a  fakta . Encyklopedie Britannica . Získáno 9. září 2020. Archivováno z originálu dne 20. října 2020.
  2. ↑ Definice  CATION . www.merriam-webster.com _ Získáno 6. října 2021. Archivováno z originálu dne 6. října 2021.
  3. ↑ Definice  ANIONU . www.merriam-webster.com _ Získáno 6. října 2021. Archivováno z originálu dne 6. října 2021.
  4. ↑ 1 2 Korespondence Michaela Faradaye, sv. 2: 1832-1840  / Frank AJL James. - 1991. - S. 183. - ISBN 9780863412493 . Archivováno 14. dubna 2021 na Wayback Machine
  5. ↑ Michael Faraday (1791-1867) . Spojené království: BBC . Archivováno 25. srpna 2016 na Wayback Machine
  6. ↑ Online etymologický slovník . Získáno 7. ledna 2011. Archivováno z originálu 14. května 2011.
  7. ↑ Nobelova cena za chemii 1903 . nobelprize.org . Získáno 22. března 2022. Archivováno z originálu dne 8. července 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. - Sv. 1. - S. 587. - ISBN 978-0-85229-553-3 .
  10. ↑ Slovník vědecké biografie. - 1. - New York City: Charles Scribner's Sons , 1970. - S. 296-302. - ISBN 978-0-684-10112-5 .
  11. ↑ Chemické názvosloví // Encyklopedický slovník mladého chemika. 2. vyd. / Comp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M .: Pedagogika , 1990. - S. 161-164 . — ISBN 5-7155-0292-6 .
  12. ↑ Chemický encyklopedický slovník. - Moskva: Sovětská encyklopedie, 1983. - 792 s.
  13. ↑ Pauling L. Povaha chemické vazby. - Moskva, Leningrad: Goshimizdat, 1947. - 440 s.
  14. ↑ G.B. Boky. Krystalová chemie. - Moskva: Moskevská státní univerzita, 1960.

Literatura

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie


Literatura