Termi "ioni" otettiin käyttöön ensimmäisen kerran vuonna 1834, ja sen ansioksi Michael Faraday. Tutkittuaan sähkövirran vaikutusta suolojen, alkalien ja happojen liuoksiin hän tuli siihen tulokseen, että ne sisältävät hiukkasia, joilla on tietty varaus. Faraday kutsui kationeja ioneiksi, jotka liikkuivat sähkökentässä katodille, jolla on negatiivinen varaus. Anionit ovat negatiivisesti varautuneita ei-alkuainehiukkasia, jotka liikkuvat sähkökentässä kohti plus-anodia.
Tätä terminologiaa käytetään edelleen, ja hiukkasia tutkitaan edelleen, mikä mahdollistaa kemiallisen reaktion katsomisen sähköstaattisen vuorovaikutuksen seurauksena. Monet reaktiot etenevät tämän periaatteen mukaisesti, mikä mahdollisti niiden kulun ymmärtämisen ja katalyyttien ja inhibiittoreiden valitsemisen nopeuttamaan niiden kulkua ja estämään synteesiä. Tuli myös tiedoksi, että monet aineet, erityisesti liuoksissa, ovat aina ionien muodossa.
Ionien nimikkeistö ja luokitus
Ionit ovat varautuneita atomeja tai atomiryhmää, joka menetti tai sai elektroneja kemiallisen reaktion aikana. Ne muodostavat atomin uloimmat kerrokset ja voivat kadota ytimen alhaisen vetovoiman vuoksi. Tällöin elektronin irtoamisen tulos on positiivinen ioni. Lisäksi, jos atomilla on voimakas ydinvaraus ja kapea elektronikuori, ydin on ylimääräisten elektronien vastaanottaja. Tämän seurauksena muodostuu negatiivinen ionipartikkeli.
Ionit itsessään eivät ole vain atomeja, joissa on ylimäärä tai riittämätön elektronikuori. Se voi olla myös atomiryhmä. Luonnossa esiintyy useimmiten ryhmä-ioneja, joita on liuoksissa, eliöiden biologisissa nesteissä ja merivedessä. On olemassa valtava määrä ionityyppejä, joiden nimet ovat melko perinteisiä. Kationit ovat positiivisesti varautuneita ioneja ja negatiivisesti varautuneet ionit anioneja. Koostumuksesta riippuen niitä kutsutaan eri tavalla. Esimerkiksi natriumkationi, cesiumkationi ja muut. Anioneja kutsutaan eri tavalla, koska ne koostuvat useimmiten monista atomeista: sulfaattianionista, ortofosfaattianionista ja muista.
Ioninmuodostusmekanismi
Yhdisteiden kemialliset alkuaineet ovat harvoin sähköisesti neutraaleja. Eli ne eivät ole melkein koskaan atomitilassa. Yleisimpänä pidetyn kovalenttisen sidoksen muodostumisessa atomeilla on myös tietty varaus ja elektronitiheys siirtyy molekyylin sisällä olevia sidoksia pitkin. Tässä ei kuitenkaan muodostu ionin varausta, koska kovalenttisen sidoksen energia on pienempi kuin ionisaatioenergia. Siksi erilaisesta elektronegatiivisuudesta huolimatta jotkut atomit eivät voi täysin vetää puoleensa toisten ulkokerroksen elektroneja.
Ionireaktioissa, joissa atomien välinen elektronegatiivisuuden ero on riittävän suuri, yksi atomi voi ottaa elektroneja ulkokerroksesta toiselta atomilta. Sitten luotu yhteys on voimakkaasti polarisoitunut ja katkennut. Tähän käytettyä energiaa, joka luo ionin varauksen, kutsutaan ionisaatioenergiaksi. Jokaiselle atomille se on erilainen ja on ilmoitettu vakiotaulukoissa.
Ionisaatio on mahdollista vain, kun atomi tai atomiryhmä kykenee joko luovuttamaan tai vastaanottamaan elektroneja. Tämä havaitaan useimmiten liuoksessa ja suolakiteissä. Kidehila sisältää myös lähes liikkumattomia varautuneita hiukkasia, joilla ei ole kineettistä energiaa. Ja koska kiteessä ei ole mahdollisuutta liikkua, ionien reaktio tapahtuu useimmiten liuoksissa.
Ionit fysiikassa ja kemiassa
Fyysikot ja kemistit tutkivat aktiivisesti ioneja useista syistä. Ensinnäkin nämä hiukkaset ovat läsnä kaikissa tunnetuissa aineen aggregoituneissa olomuodoissa. Toiseksi voidaan mitata elektronien irtautumisen energia atomista, jotta sitä voidaan käyttää käytännön toiminnassa. Kolmanneksi ionit käyttäytyvät eri tavalla kiteissä ja liuoksissa. Ja neljänneksi, ionit mahdollistavat sähkövirran johtamisen, ja liuosten fysikaalis-kemialliset ominaisuudet muuttuvat ionipitoisuuden mukaan.
Ionireaktiot liuoksessa
Itse liuoksia ja kiteitä tulee tarkastella yksityiskohtaisemmin. Suolakiteissä on erillään positiivisia ioneja, esimerkiksi natriumkationeja ja negatiivisia kloridianioneja. Kiteen rakenne on hämmästyttävä: sähköstaattisten veto- ja hylkimisvoimien vuoksi ionit ovat suunnattu erityisellä tavalla. Natriumkloridin tapauksessa ne muodostavat niin kutsutun timanttikidehilan. Tässä jokaista natriumkationia ympäröi 6 kloridianionia. Jokainen kloridianioni puolestaan ympäröi 6 kloridianionia. Tämän vuoksi yksinkertainen ruokasuola liukenee lähes samalla nopeudella kylmään ja kuumaan veteen.
Liuoksessa ei myöskään ole koko natriumkloridimolekyyliä. Jokaista ionia ympäröivät vesidipolit ja ne liikkuvat satunnaisesti paksuudeltaan. Varausten ja sähköstaattisten vuorovaikutusten esiintyminen johtaa siihen, että suolavesiliuokset jäätyvät hieman alle nollan lämpötilassa ja kiehuvat yli 100 asteen lämpötilassa. Lisäksi, jos liuoksessa on muita aineita, jotka voivat muodostaa kemiallisen sidoksen, reaktio ei etene molekyylien, vaan ionien kanssa. Tämä loi opin kemiallisen reaktion vaiheista.
Ne tuotteet, jotka saadaan lopussa, eivät muodostu välittömästi vuorovaikutuksen aikana, vaan ne syntetisoidaan vähitellen välituotteista. Ionien tutkiminen mahdollisti sen, että reaktio etenee tarkasti sähköstaattisten vuorovaikutusten periaatteiden mukaisesti. Niiden tuloksena synteesi on ioneja, jotka ovat sähköstaattisesti vuorovaikutuksessa muiden ionien kanssa ja muodostavat lopullisen tasapainoreaktiotuotteen.
Yhteenveto
Hiukkanen, kuten ioni, on sähköisesti varautunut atomi tai atomiryhmä, joka saadaan elektronien katoamisen tai hankinnan aikana. Yksinkertaisin ioni on vety: jos se menettää yhden elektronin, se on vain ydin, jonka varaus on +1. Se aiheuttaa liuosten ja väliaineiden happaman ympäristön, joka on tärkeä biologisten järjestelmien ja organismien toiminnalle.
Ioneilla voi olla sekä positiivisia että negatiivisia varauksia. Tästä johtuen liuoksissa jokainen hiukkanen joutuu sähköstaattiseen vuorovaikutukseen vesidipolien kanssa, mikä myös luo edellytykset elämälle ja solujen signaalinsiirrolle. Lisäksi ioniteknologiat kehittyvät edelleen. Esimerkiksi on luotu ionimoottoreita, jotka on varustettu jo seitsemällä NASAn avaruustehtävällä.
Ja hän- aineen yksi- tai moniatominen sähköisesti varautunut hiukkanen, joka muodostuu yhden tai useamman elektronin molekyylissä olevan atomin katoamisen tai liittymisen seurauksena.
Ionin varaus on elektronin varauksen kerrannainen. Käsitteen ja termin "ioni" esitteli vuonna 1834 Michael Faraday, joka tutkiessaan sähkövirran vaikutusta happojen, alkalien ja suolojen vesiliuoksiin ehdotti, että tällaisten liuosten sähkönjohtavuus johtuu ionien liikkeestä. Positiivisesti varautuneet ionit liikkuvat liuoksessa negatiiviseen napaan (katodi), Faraday kutsui kationeja, ja negatiivisesti varautunut, liikkuen kohti positiivista napaa (anodia) - anionit.
Ioniominaisuudet määritetään:
1) niiden varauksen merkki ja suuruus;
2) ionien rakenne, eli elektronien sijoittelu ja niiden sidosten vahvuus, jolloin ulkoiset elektronit ovat erityisen tärkeitä;
3) niiden koot ulkoisen elektronin kiertoradan säteen mukaan.
4) elektronikuoren lujuus (ionien muodonmuuttuvuus).
Itsenäisten hiukkasten muodossa ioneja esiintyy kaikissa aineen aggregoituneissa olomuodoissa: kaasuissa (erityisesti ilmakehässä), nesteissä (sulaissa ja liuoksissa), kiteissä ja plasmassa (erityisesti tähtienvälisessä tilassa). .
Kemiallisesti aktiivisina hiukkasina ionit reagoivat atomien, molekyylien ja keskenään. Liuoksissa ioneja muodostuu elektrolyyttisen dissosiaation seurauksena ja ne määrittävät elektrolyyttien ominaisuudet.
Ionien alkeissähkövarausten lukumäärä liuoksissa on lähes aina sama kuin tietyn atomin tai ryhmän valenssi; kaasuioneilla voi myös olla eri määrä alkuainevarauksia. Riittävän energisten vaikutusten (korkea lämpötila, suurtaajuussäteily, nopeat elektronit) vaikutuksesta voi muodostua positiivisia ioneja, joissa on eri määrä elektroneja, paljaisiin ytimiin asti. Positiiviset ionit on merkitty + (plus) -merkillä tai pisteellä (esimerkiksi Mg ***, Al +++), negatiiviset ionit - (miinus) tai "(Cl -, Br") -merkillä. merkkien määrä osoittaa ylimääräisten perusvarausten lukumäärän. Useimmiten ionit muodostuvat stabiileilla ulkoisilla elektronikuorilla, jotka vastaavat jalokaasukuorta. Ionit, joista kiteitä rakennetaan, sekä liuoksissa ja liuottimissa esiintyvät ionit, joilla on korkea dielektrisyysvakio, kuuluvat enimmäkseen tähän tyyppiin, esimerkiksi alkali- ja maa-alkalimetallit, halogenidit jne. On kuitenkin olemassa myös ns. siirtymä-ionit, joissa ulkokuoret sisältävät 9 - 17 elektronia; nämä ionit voivat siirtyä suhteellisen helposti erityyppisiksi ja eri merkillisiksi ioneiksi (esim. Fe - -, Cu " jne.).
Kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet
Ionien kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet eroavat jyrkästi neutraalien atomien ominaisuuksista, muistuttaen monessa suhteessa muiden alkuaineiden atomien ominaisuuksia, joilla on sama määrä elektroneja ja sama ulkoinen elektronikuori (esimerkiksi K "muistuttaa Ar, F " - Ei). Yksinkertaisilla ioneilla, kuten aaltomekaniikka osoittaa, on pallomainen muoto. Ionin mitoille on tunnusomaista niiden säteiden suuruus, joka voidaan määrittää empiirisesti kiteiden röntgenanalyysin tiedoista (Goldschmidt) tai laskea teoreettisesti aaltomekaniikan (Pauliig) tai tilastojen (Fermi) menetelmillä. Molemmilla menetelmillä saadut tulokset antavat varsin tyydyttävän yksimielisyyden. Monet kiteiden ja liuosten ominaisuudet määräytyvät niiden ionien säteiden perusteella, joista ne koostuvat; kiteissä nämä ominaisuudet ovat kidehilan energia ja suurelta osin sen tyyppi; liuoksissa ionit polarisoivat ja houkuttelevat liuotinmolekyylejä muodostaen vaihtelevan koostumuksen kuoria, tämä polarisaatio ja ionien ja liuotinmolekyylien välisen sidoksen vahvuus määräytyvät lähes yksinomaan ionien säteiden ja varausten perusteella. Zwickyn laskelmat osoittavat, kuinka voimakas ionikenttä vaikuttaa liuotinmolekyyleihin. Hän havaitsi, että vesimolekyylit ovat lähellä ioneja noin 50 000 atm:n paineessa. Ulkoisen elektronikuoren lujuus (muodonmuuttuvuus) riippuu ulompien elektronien sitoutumisasteesta ja määrää pääasiassa ionien optiset ominaisuudet (väri, taittuminen). Ionien väri liittyy kuitenkin myös erilaisten yhdisteiden ionien muodostumiseen liuotinmolekyylien kanssa. Elektronikuorten muodonmuutokseen liittyvien vaikutusten teoreettiset laskelmat ovat vaikeampia ja heikompia kuin ionien välisten vuorovaikutusvoimien laskelmat. Syitä ionien muodostumiseen liuoksissa ei tarkasti tunneta; todennäköisin mielipide on, että liukoisten aineiden molekyylit hajoavat ioneiksi liuottimen molekyylikentän vaikutuksesta; heteropolaariset, eli ioneista rakennetut kiteet, ilmeisesti antavat ioneja välittömästi liukeneessaan. Liuottimen molekyylikentän arvo vahvistetaan ikään kuin samansuuntaisuus liuottimen dielektrisyysvakion, joka on sen molekyylikentän jännitteen likimääräinen mitta, ja dissosiaatioasteen välillä (Nernst-Thomsonin sääntö, kokeellisesti Waldenin vahvistama). Ionisaatiota esiintyy kuitenkin myös aineissa, joilla on alhainen dielektrisyysvakio, mutta tässä pääasiassa elektrolyytit liukenevat, jolloin muodostuu monimutkaisia ioneja. Joskus liuenneen aineen ioneista muodostuu komplekseja, joskus myös liuotin osallistuu niiden muodostumiseen. Aineille, joilla on alhainen dielektrisyysvakio, kompleksisten ionien muodostuminen on ominaista myös lisättäessä ei-elektrolyyttejä, esimerkiksi (C 2 H 5) 0Br 3 antaa kloroformin kanssa sekoitettuna johtavan aineen.
järjestelmä. Ulkoinen merkki kompleksisten ionien muodostumisesta on ns. poikkeava sähkönjohtavuus, jossa kaavio, joka kuvaa molaarisen sähkönjohtavuuden riippuvuutta laimennuksesta, antaa maksimin konsentroitujen liuosten alueella ja minimin jatkolaimennuksessa.
Nimikkeistö Kemiallisen nimikkeistön mukaan yhdestä atomista koostuvan kationin nimi osuu yhteen alkuaineen nimen kanssa, esimerkiksi Na +:a kutsutaan natriumioniksi, joskus suluissa lisätään varaus, esimerkiksi Fe 2:n nimi. + kationi on rauta(II)-ioni. Nimi koostuu yhdestä atomista, anioni muodostuu elementin latinankielisen nimen juuresta ja jälkiliitteestä " -minä tein”, esimerkiksi F - kutsutaan fluoridi-ioniksi.
Ja hän on sähköisesti varautunut hiukkanen. Tässä tapauksessa ionilla voi olla sekä positiivinen että negatiivinen sähkövaraus. Ensimmäisessä tapauksessa sitä kutsutaan kationiksi ja toisessa anioniksi.
Ioni voi olla atomi, molekyyli tai vapaa radikaali, kunhan niillä on tietysti varaus. Muuten, ionin varaus ei voi olla äärettömän pieni, ja hiukkanen, jolla se esitetään, on alkeisosa.
Ionit ovat myös kemiallisesti aktiivisia hiukkasia, joten ne voivat reagoida sekä muiden (varautumattomien) hiukkasten kanssa että toistensa kanssa.
Ioneja, itsenäisinä hiukkasina, löytyy melkein kaikkialta. Niitä on ilmakehässä, erilaisissa nesteissä, kiinteissä aineissa ja jopa tähtienvälisessä avaruudessa, jossa on periaatteessa erittäin vähän ilmaa tai jotain ainetta.
Tarina
Kuuluisa tiedemies Michael Faraday esitteli "ionin" käsitteen ensimmäistä kertaa vuonna 1834. Tutkiessaan sähkön etenemistä eri väliaineissa hän ehdotti, että joidenkin niistä sähkönjohtavuus voi johtua tiettyjen sähköisesti varautuneiden hiukkasten läsnäolosta näissä väliaineissa ja aineissa. Joten hän kutsui heitä ioneiksi. Tiedemies esitteli myös kationien ja anionien käsitteet. Koska positiiviset ionit liikkuvat kohti negatiivisesti varautunutta elektrodia, katodia, hän kutsui niitä kationeiksi. Negatiiviset ionit liikkuvat toisinpäin - kohti anodia, mikä tarkoittaa, että niitä pitäisi kutsua anioneiksi.
IONIT IONIT ovat sähköisesti varautuneita hiukkasia, jotka muodostuvat atomista (molekyylistä) yhden tai useamman elektronin katoamisen tai vahvistumisen seurauksena. Positiivisesti varautuneita ioneja kutsutaan kationeiksi, negatiivisesti varautuneita ioneja kutsutaan anioneiksi.
Nykyaikainen tietosanakirja. 2000 .
Katso, mitä "IONS" on muissa sanakirjoissa:
IONS- (kreikasta. ioni menossa, vaeltamassa), atomit tai kemikaali. radikaaleja, jotka kuljettavat sähkövarauksia. Tarina. Kuten Faraday ensin totesi, sähkövirran johtuminen ratkaisuissa liittyy materiaalihiukkasten liikkumiseen, jotka kuljettavat ... ... Suuri lääketieteellinen tietosanakirja
ioneja- - sähköisesti varautuneita atomeja tai molekyylejä. Yleinen kemia: oppikirja / A. V. Zholnin Ionit ovat sähköisesti varautuneita hiukkasia, jotka syntyvät, kun atomit, molekyylit ja radikaalit menettävät tai saavat elektroneja. Analyyttisen kemian sanakirja ... ... Kemialliset termit
Minkä tahansa kappaleen hajoamistuotteet elektrolyysin avulla. Venäjän kielen vieraiden sanojen sanakirja. Chudinov A.N., 1910 ... Venäjän kielen vieraiden sanojen sanakirja
- (kreikan sanasta iōn going), varautuneet hiukkaset, jotka muodostuvat atomista (molekyylistä) yhden tai useamman elektronin katoamisen tai lisäyksen seurauksena. Liuoksissa positiivisesti varautuneita ioneja kutsutaan kationeiksi, negatiivisesti varautuneiksi ioneiksi ... ... tietosanakirja
Ioni (kreikaksi ιόν "menee") on sähköisesti varautunut hiukkanen (atomi, molekyyli), joka muodostuu yleensä yhden tai useamman elektronin katoamisen tai vahvistumisen seurauksena atomien tai molekyylien toimesta. Ionin varaus on elektronin varauksen kerrannainen. Käsite ja ... ... Wikipedia
ioneja- (kreikkalaisesta ionista) sähköisesti varautuneet hiukkaset, jotka muodostuvat elektronien (tai muiden varautuneiden hiukkasten) katoamisesta tai vahvistumisesta atomien tai atomiryhmien (molekyylien, radikaalien jne.) toimesta. Käsite ja termi ionit otettiin käyttöön vuonna 1834 ... ... Ensyklopedinen metallurgian sanakirja
- (kreikasta menossa), yksi- tai moniatomiset hiukkaset, jotka kuljettavat sähköä. veloittaa esim. H+, Li+, AI3+, NH4+, F, SO42. Positiivisia I. kutsutaan kationeiksi (kreikan sanasta kation, kirjaimellisesti alaspäin), negatiivisiksi an ja on ja m ja (kreikan sanasta anion, ... ... Chemical Encyclopedia
- (kreikan sanasta ión menee) sähköisesti varautuneet hiukkaset, jotka muodostuvat, kun elektroneja (tai muita varautuneita hiukkasia) katoavat tai ne saavat atomit tai atomiryhmät. Tällaiset atomiryhmät voivat olla molekyylejä, radikaaleja tai muita I. ... ... Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja
ioneja- fyysinen. hiukkasia, joissa on positiivinen tai negatiivinen varaus. Positiivisesti varautuneet ionit kuljettavat vähemmän elektroneja kuin niiden pitäisi, ja negatiiviset enemmän... I. Mostitskyn yleinen käytännön lisäsanakirja
- (fyysinen) Kuuluisan Faradayn sähköoppiin sisällyttämän terminologian mukaan kappaletta, joka hajoaa siihen kohdistuvan galvaanisen virran vaikutuksesta, kutsutaan elektrolyytiksi, hajoaminen tällä tavalla on elektrolyysiä ja hajoamistuotteet ovat ioneja. ... ... ... Ensyklopedinen sanakirja F.A. Brockhaus ja I.A. Efron
Kirjat
- Vetyionit parantavat syöpää. Toivon säde Garbuzov Gennadi Aleksejevitš. Gennadi Alekseevich Garbuzov on tunnettu tiedemies Sotšista, biologi, akateemikko Bolotovin pitkäaikainen seuraaja, onkologisten sairauksien ei-perinteisen hoidon asiantuntija. Monivuotinen…
- Vetyionit parantavat syöpää Toivon säde, G. Garbuzov Gennadi Aleksejevitš Garbuzov on tunnettu tiedemies Sotšista, biologi, akateemikko Bolotovin pitkäaikainen seuraaja, onkologisten sairauksien ei-perinteisen hoidon asiantuntija. .…
