Ioni - „Enciclopedia. Ce este un ion Ioni k

Termenul „ion” a fost inventat pentru prima dată în 1834 de Michael Faraday. După ce a studiat efectul curentului electric asupra soluțiilor de săruri, alcaline și acizi, a ajuns la concluzia că acestea conțin particule cu o anumită sarcină. Faraday a numit cationi ioni care, într-un câmp electric, s-au deplasat spre catod, care are o sarcină negativă. Anionii sunt particule ionice neelementare încărcate negativ care, într-un câmp electric, se deplasează spre plus - anodul.

Această terminologie este folosită și astăzi, iar particulele sunt studiate în continuare, ceea ce ne permite să luăm în considerare o reacție chimică ca rezultat al interacțiunii electrostatice. Multe reacții se desfășoară conform acestui principiu, ceea ce a făcut posibilă înțelegerea progresului lor și selectarea catalizatorilor și inhibitorilor pentru a-și accelera progresul și a inhiba sinteza. De asemenea, a devenit cunoscut faptul că multe substanțe, în special în soluții, sunt întotdeauna sub formă de ioni.

Nomenclatura și clasificarea ionilor

Ionii sunt atomi încărcați sau un grup de atomi care, în timpul reactie chimica electroni pierduti sau câștigați. Ele alcătuiesc straturile exterioare ale atomului și pot fi pierdute din cauza atracției gravitaționale scăzute a nucleului. Atunci rezultatul detașării electronilor este un ion pozitiv. De asemenea, dacă un atom are o sarcină nucleară puternică și un înveliș electronic îngust, nucleul este un acceptor de electroni suplimentari. Ca rezultat, se formează o particulă de ioni negativi.

Ionii înșiși nu sunt doar atomi cu un înveliș de electroni în exces sau insuficient. Ar putea fi și un grup de atomi. În natură, cel mai adesea există ioni de grup care sunt prezenți în soluții, fluide biologice ale organismelor și în apa de mare. Există un număr mare de tipuri de ioni, ale căror nume sunt destul de tradiționale. Cationii sunt particule ionice care sunt încărcate pozitiv, iar ionii încărcați negativ sunt anioni. Ele sunt numite diferit în funcție de compoziția lor. De exemplu, cation de sodiu, cation de cesiu și altele. Anionii au o denumire diferită, deoarece sunt formați cel mai adesea din mulți atomi: anion sulfat, anion ortofosfat și alții.

Mecanismul de formare a ionilor

Elementele chimice din compuși sunt rareori neutre din punct de vedere electric. Adică nu sunt aproape niciodată în stare de atomi. În formarea unei legături covalente, care este considerată cea mai comună, atomii au și o anumită sarcină, iar densitatea electronilor se modifică de-a lungul legăturilor din moleculă. Cu toate acestea, sarcina ionică nu se formează aici, deoarece energia legătură covalentă mai mică decât energia de ionizare. Prin urmare, în ciuda electronegativității diferite, unii atomi nu pot atrage complet electronii stratului exterior al altora.

În reacțiile ionice, unde diferența de electronegativitate între atomi este suficient de mare, un atom poate prelua electroni din stratul exterior de la un alt atom. Apoi conexiunea creată devine puternic polarizată și se rupe. Energia cheltuită pe aceasta, care creează o sarcină asupra ionului, se numește energie de ionizare. Este diferit pentru fiecare atom și este indicat în tabelele standard.

Ionizarea este posibilă numai atunci când un atom sau un grup de atomi este capabil fie să doneze electroni, fie să îi accepte. Acest lucru se observă cel mai adesea în cristalele de soluție și sare. Rețeaua cristalină conține și particule încărcate aproape imobile, lipsite de energie cinetică. Și deoarece nu există nicio posibilitate de mișcare în cristal, reacțiile ionilor apar cel mai adesea în soluții.

Ioni în fizică și chimie

Fizicienii și chimiștii studiază activ ionii din mai multe motive. În primul rând, aceste particule sunt prezente în toate stările cunoscute ale materiei. În al doilea rând, energia de îndepărtare a electronilor dintr-un atom poate fi măsurată pentru a o utiliza activitati practice. În al treilea rând, ionii se comportă diferit în cristale și soluții. Și în al patrulea rând, ionii permit conducerea curentului electric, iar proprietățile fizico-chimice ale soluțiilor se modifică în funcție de concentrațiile ionilor.

Reacții ionice în soluție

Soluțiile și cristalele în sine ar trebui luate în considerare mai detaliat. În cristalele de sare există ioni pozitivi localizați separat, de exemplu, cationi de sodiu și ioni negativi, anioni de clor. Structura cristalului este uimitoare: datorită forțelor de atracție și repulsie electrostatică, ionii sunt orientați într-un mod special. În cazul clorurii de sodiu, ele formează ceea ce se numește o rețea cristalină de diamant. Aici, fiecare cation de sodiu este înconjurat de 6 anioni de clorură. La rândul său, fiecare anion clor este înconjurat de 6 anioni de clor. Din această cauză, sarea simplă de masă se dizolvă atât în ​​apă rece, cât și în apă caldă, aproape la aceeași viteză.

De asemenea, nu există o singură moleculă de clorură de sodiu în soluție. Fiecare dintre ionii de aici este înconjurat de dipoli de apă și se mișcă haotic în grosimea sa. Prezența sarcinilor și a interacțiunilor electrostatice duce la faptul că soluțiile saline de apă îngheață la o temperatură sub zero și fierb la o temperatură de peste 100 de grade. Mai mult, dacă în soluție există și alte substanțe care pot intra în legătură chimică, atunci reacția are loc nu cu participarea moleculelor, ci a ionilor. Aceasta a creat doctrina etapelor reacțiilor chimice.

Acele produse care se obțin la final nu se formează imediat în timpul interacțiunii, ci sunt sintetizate treptat din produse intermediare. Studiul ionilor a făcut posibil să se înțeleagă că reacția se desfășoară tocmai după principiile interacțiunilor electrostatice. Rezultatul lor este sinteza ionilor care interacționează electrostatic cu alți ioni, creând produsul final de reacție de echilibru.

rezumat

O particulă, cum ar fi un ion, este un atom sau un grup de atomi încărcat electric, care se formează prin pierderea sau câștigul de electroni. Cel mai simplu ion este cel de hidrogen: dacă pierde un electron, este doar un nucleu cu sarcina de +1. Determină un mediu acid în soluții și medii, ceea ce este important pentru funcționarea sistemelor biologice și a organismelor.

Ionii pot avea atât sarcini pozitive, cât și negative. Datorită acestui fapt, în soluții, fiecare particulă intră în interacțiune electrostatică cu dipolii de apă, ceea ce creează, de asemenea, condiții pentru viață și transmiterea semnalului de către celule. În plus, tehnologia ionică este în curs de dezvoltare. De exemplu, au fost create motoare cu ioni care au echipat deja 7 misiuni spațiale NASA.

Si el- o particulă monoatomică sau poliatomică încărcată electric dintr-o substanță formată ca urmare a pierderii sau câștigului de către un atom dintr-o moleculă de unul sau mai mulți electroni.

Sarcina unui ion este un multiplu al sarcinii unui electron. Conceptul și termenul „ion” a fost introdus în 1834 de Michael Faraday, care, în timp ce studia efectul curentului electric asupra soluțiilor apoase de acizi, alcaline și săruri, a sugerat că conductivitatea electrică a unor astfel de soluții se datorează mișcării ionilor. Faraday a numit ioni încărcați pozitiv care se mișcă în soluție spre polul negativ (catod) cationi, și cele încărcate negativ care se deplasează spre polul pozitiv (anod) - anionii.

Proprietățile ionilor sunt determinate:

1) semnul și mărimea sarcinii lor;
2) structura ionilor, adică aranjarea electronilor și puterea legăturilor lor, electronii exteriori fiind deosebit de importanți;
3) dimensiunile lor, determinate de raza orbitei electronului exterior.
4) rezistența carcasei electronice (deformabilitatea ionilor).

Sub formă de particule independente, ionii se găsesc în toate stări de agregare substanțe: în gaze (în special în atmosferă), în lichide (în topituri și soluții), în cristale și în plasmă (în special în spațiul interstelar).

Fiind particule active din punct de vedere chimic, ionii reacţionează cu atomii, moleculele şi între ei. În soluții, ionii se formează ca urmare a disocierii electrolitice și determină proprietățile electroliților.

Numărul sarcinilor electrice elementare ale ionilor din soluții coincide aproape întotdeauna cu valența unui atom sau grup dat; ionii de gaz pot avea un număr diferit de sarcini elementare. Sub influența unor influențe suficient de energetice (temperatură ridicată, radiații de înaltă frecvență, electroni de mare viteză), se pot forma ioni pozitivi cu un număr diferit de electroni, până la nuclee goale. Ionii pozitivi sunt indicați printr-un semn + (plus) sau un punct (de exemplu, Mg***, Al +++), semn negativ- (minus) sau semnul "(Сl - , Br"). Numărul de semne indică numărul de sarcini elementare în exces. Cel mai adesea, ionii sunt formați cu învelișuri de electroni exterioare stabile corespunzătoare învelișului gaze nobile. Ionii din care sunt construite cristalele și ionii găsiți în soluții și solvenți cu constante dielectrice ridicate aparțin în mare parte acestui tip, de exemplu alcalini și metale alcalino-pământoase, halogeni, etc. Cu toate acestea, există și așa-numitele. ioni de tranziție, în care învelișurile exterioare conțin de la 9 la 17 electroni; acești ioni se pot transforma relativ ușor în ioni de alt tip și semnificație (de exemplu, Fe - -, Cu etc.).

Proprietăți chimice și fizice

Chimice și proprietăți fizice ionii diferă puternic de proprietățile atomilor neutri, asemănând în multe privințe cu proprietățile atomilor altor elemente care au același număr de electroni și aceeași înveliș electronic exterior (de exemplu, K" seamănă cu Ar, F" - Ne). Ionii simpli, așa cum arată mecanica ondulatorie, au o formă sferică. Dimensiunile ionilor sunt caracterizate de mărimea razelor lor, care poate fi determinată empiric din analiza cu raze X a cristalelor (Goldschmidt) sau calculată teoretic prin mecanica ondulatorie (Paulig) sau statistică (Fermi). Rezultatele obținute prin ambele metode oferă un acord destul de satisfăcător. O serie de proprietăți ale cristalelor și soluțiilor sunt determinate de razele ionilor din care sunt compuși; în cristale, aceste proprietăți sunt energia rețelei cristaline și, în mare măsură, tipul acesteia; în soluții, ionii polarizează și atrag moleculele de solvent, formând învelișuri de compoziție variabilă; această polarizare și puterea legăturii dintre ioni și moleculele de solvent sunt determinate aproape exclusiv de razele și sarcinile ionilor. Cât de puternic este efectul câmpului ionic asupra moleculelor de solvent, în general, este demonstrat de calculele lui Zwicky, care a descoperit că moleculele de apă sunt în apropierea ionilor sub o presiune de aproximativ 50.000 atm. Rezistența (deformabilitatea) învelișului electronului exterior depinde de gradul de conectivitate al electronilor exteriori și determină în principal proprietățile optice ale ionilor (culoare, refracție). Cu toate acestea, culoarea ionilor este, de asemenea, asociată cu formarea ionilor diferiților compuși cu molecule de solvent. Calcule teoretice ale efectelor asociate cu deformarea învelișuri de electroni, sunt mai dificile și mai puțin pline de satisfacții decât calcularea forțelor de interacțiune dintre ioni. Motivele formării ionilor în soluții nu sunt cunoscute cu precizie; cea mai plauzibilă opinie este că moleculele substanțelor solubile sunt rupte în ioni de zero molecular al solventului; heteropolare, adică cristalele construite din ioni, se pare că dau ioni imediat când sunt dizolvate. Semnificația câmpului molecular al solventului este confirmată de paralelismul dintre constanta dielectrică a solventului, care este o măsură aproximativă a tensiunii câmpului său molecular, și gradul de disociere (regula Nernst-Thomson, confirmată experimental de Walden). Ionizarea are loc însă și în substanțele cu constante dielectrice scăzute, dar aici electroliții, care produc ioni complecși, se dizolvă predominant. Complexele se formează uneori din ionii substanței solubile; uneori, solventul participă și la formarea lor. Substanțele cu constante dielectrice scăzute sunt, de asemenea, caracterizate prin formarea de ioni complecși la adăugarea de neelectroliți, de exemplu (C 2 H 5) 0Br 3 atunci când este amestecat cu cloroform dă un conductiv
sistem. Un semn extern al formării ionilor complecși este așa-numitul. conductivitate electrică anormală, în care un grafic care ilustrează dependența conductivității electrice molare de diluție oferă un maxim în regiunea soluțiilor concentrate și un minim cu o diluție ulterioară.

Nomenclatură Conform nomenclatura chimică, numele unui cation format dintr-un atom coincide cu numele elementului, de exemplu, Na + se numește ion de sodiu, uneori se adaugă o sarcină între paranteze, de exemplu, numele cationului Fe 2+ este fier ( II) ion. Numele constă dintr-un atom al anionului și este format din rădăcina numelui latin al elementului și sufixul " -am facut", de exemplu, F - se numește ion de fluor.

IONI Ionii sunt particule încărcate electric formate dintr-un atom (moleculă) ca urmare a pierderii sau câștigării unuia sau mai multor electroni. Ionii încărcați pozitiv se numesc cationi, ionii încărcați negativ se numesc anioni.

Enciclopedie modernă. 2000 .

Vedeți ce sunt „IONI” în alte dicționare:

IONII- (din grecescul ion mers, rătăcire), atomi sau chimic. radicali care poartă sarcini electrice. Poveste. După cum a stabilit Faraday pentru prima dată, conducerea curentului electric în soluții este asociată cu mișcarea particulelor materiale care transportă... ... Marea Enciclopedie Medicală

ionii- – atomi sau molecule încărcate electric. Chimie generală: manual / A. V. Zholnin Ionii sunt particule încărcate electric care apar atunci când atomii, moleculele și radicalii pierd sau câștigă electroni. Dicţionar by Chimie analitică… … Termeni chimici

Produse ale descompunerii oricărui corp prin electroliză. Dicţionar cuvinte străine, inclus în limba rusă. Chudinov A.N., 1910... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

- (din grecescul iōn going), particule încărcate formate dintr-un atom (moleculă) ca urmare a pierderii sau câștigului unuia sau mai multor electroni. În soluții, ionii încărcați pozitiv se numesc cationi, ionii încărcați negativ ... ... Dicţionar enciclopedic

Un ion (greacă ιόν „merg”) este o particulă încărcată electric (atom, moleculă), formată de obicei ca urmare a pierderii sau câștigării unuia sau mai multor electroni de către atomi sau molecule. Sarcina unui ion este un multiplu al sarcinii unui electron. Concept și... ... Wikipedia

Ioni- (din grecescul ion merge) particule încărcate electric formate prin pierderea sau câștigarea de electroni (sau alte particule încărcate) de către atomi sau grupuri de atomi (molecule, radicali etc.). Conceptul și termenul de ioni au fost introduse în 1834... ... Dicţionar enciclopedic de metalurgie

- (din grecescul merge), particule monoatomice sau poliatomice care transportă electricitate. taxa, de ex. H+, Li+, Al3+, NH4+, F, S042. I. pozitivi se numesc cationi (din grecescul kation, literal in jos), anion negativ si m (din grecescul anion, ... ... Enciclopedie chimică

- (din grecescul ión mergând) particule încărcate electric formate prin pierderea sau câștigarea de electroni (sau alte particule încărcate) de către atomi sau grupuri de atomi. Astfel de grupuri de atomi pot fi molecule, radicali sau alte... Marea Enciclopedie Sovietică

ionii- fizică particule care poartă o sarcină pozitivă sau negativă. Ionii încărcați pozitiv transportă mai puțini electroni decât era de așteptat, iar ionii negativi transportă mai mulți... Practic suplimentar universal Dicţionar I. Mostitsky

- (fizic) Conform terminologiei introduse in doctrina electricitatii de catre celebrul Faraday, un corp care sufera descompunere prin actiunea unui curent galvanic asupra lui se numeste electrolit, descompunerea in acest fel este electroliza, iar produsele de descompunere. sunt ionii..... Dicţionar Enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

Cărți

• Ionii de hidrogen vindecă cancerul. Rază de speranță, Garbuzov Gennady Alekseevich. Gennady Alekseevich Garbuzov este un om de știință celebru din Soci, un biolog, un adept de multă vreme al academicianului Bolotov și un specialist în domeniul tratamentului alternativ al bolilor oncologice. Perena...
• Ionii de hidrogen tratează cancerul Raza de speranță, Garbuzov G.. Gennady Alekseevich Garbuzov este un celebru om de știință din Soci, biolog, adept de multă vreme al Academicianului Bolotov, specialist în domeniul tratamentului alternativ al bolilor oncologice. .…

Si el este o particulă încărcată electric. În acest caz, ionul poate avea o sarcină electrică pozitivă sau negativă. În primul caz se numește cation, iar în al doilea - anion.

Un ion poate fi un atom, o moleculă sau un radical liber, cu condiția, desigur, să aibă orice sarcină. Apropo, sarcina unui ion nu poate fi infinit de mică, iar particula prin care este reprezentat nu poate fi elementară.

Ionii sunt, de asemenea, particule active din punct de vedere chimic, deci pot reacționa atât cu alte particule (neîncărcate), cât și între ele.

Ionii, ca particule independente, se găsesc aproape peste tot. Ele există în atmosferă, în diverse lichide, în solide și chiar în spațiul interstelar, unde există, în principiu, foarte puțin aer sau orice substanță.

Poveste

Conceptul de „ion” a fost introdus pentru prima dată de celebrul om de știință Michael Faraday în 1834. Studierea distribuției energiei electrice în medii diferite, el a sugerat că conductivitatea electrică a unora dintre ele poate fi cauzată de prezența anumitor particule încărcate electric în aceste medii și substanțe. Așa că le-a numit ioni. Omul de știință a introdus și conceptele de cationi și anioni. Deoarece ionii pozitivi se deplasează către un electrod încărcat negativ, catodul, el i-a numit cationi. Ionii negativi se deplasează invers - spre anod, ceea ce înseamnă că ar trebui să fie numiți anioni.

Ioni (din grecescul ion - merge), particule încărcate electric formate ca urmare a pierderii sau câștigării unuia sau mai multor electroni (sau a altor particule încărcate) la un atom, moleculă, radical sau alt ion. Ionii încărcați pozitiv se numesc cationi, ionii încărcați negativ se numesc anioni. Termenul a fost propus de M. Faraday în 1834.

Ionii reprezintă simbol chimic cu indexul situat în dreapta sus. Indicele indică semnul și mărimea sarcinii, adică multiplicitatea ionului, în unități de sarcină electronică. Când un atom pierde sau câștigă 1, 2, 3... electroni, se formează ioni cu încărcare simplă, dublă și, respectiv, triplă (vezi Ionizare), de exemplu Na +, Ca 2+, Al 3+, Cl - , SO 4 2 - .

Ionii atomici sunt desemnați și prin simbolul chimic al elementului cu cifre romane indicând multiplicitatea ionului, în acest caz cifrele romane sunt simboluri spectroscopice și valoarea lor este mai mare decât valoarea de încărcare pe unitate, adică NI înseamnă un atom de N neutru. , desemnarea ionului NII înseamnă un ion N + încărcat unic, NIII înseamnă N 2+ .

Secvență de diferiți ioni elemente chimice conţinând acelaşi număr de electroni formează o serie izoelectronică.

Ionii pot face parte din moleculele substanțelor, formând molecule datorită legăturilor ionice. Sub formă de particule independente, în stare nelegată, ionii se găsesc în toate stările agregate ale materiei - în gaze (în special, în atmosferă), în lichide (în topituri și soluții), în cristale. În lichide, în funcție de natura solventului și a solutului, ionii pot exista pe termen nelimitat, de exemplu, ionul Na + într-o soluție apoasă de clorură de sodiu NaCl. Sărurile în stare solidă formează de obicei cristale ionice. Rețeaua cristalină a metalelor este formată din ioni încărcați pozitiv, în interiorul cărora se află un „gaz de electroni”. Energia de interacțiune a ionilor atomici poate fi calculată folosind diferite metode aproximative care iau în considerare interacțiunea interatomică.

Formarea ionilor are loc în timpul procesului de ionizare. Pentru a îndepărta un electron dintr-un atom sau o moleculă neutră, este necesar să se cheltuiască o anumită energie, care se numește energie de ionizare. Energia de ionizare împărțită la sarcina electronului se numește potențial de ionizare. Afinitatea electronică este caracteristica opusă a energiei de ionizare și arată mărimea energiei de legare a unui electron suplimentar într-un ion negativ.

Atomii și moleculele neutre sunt ionizate sub influența cuantelor de radiație optică, raze X și radiații g, câmp electric atunci când se ciocnesc cu alți atomi, particule etc.

În gaze, ionii se formează în principal sub influența impactului particulelor de înaltă energie sau în timpul fotoionizării sub influența ultravioletelor, razelor X și razelor G (vezi radiații ionizante). Ionii formați în acest fel sunt de scurtă durată în condiții normale. La temperaturi ridicate, ionizarea atomilor și ionilor (ionizarea termică, adică disocierea termică cu separarea electronilor) poate avea loc și ca un proces de echilibru în care gradul de ionizare crește odată cu creșterea temperaturii și scăderea presiunii. Gazul se transformă apoi într-o stare de plasmă.

Ionii din gaze joacă un rol important în multe fenomene. ÎN conditii naturale ionii se formează în aer sub influența razelor cosmice, a radiației solare sau a descărcărilor electrice (fulgerului). Prezența ionilor, tipul și concentrația acestora afectează multe proprietăți fizice ale aerului și activitatea sa fiziologică.