Le terme "ion" a été introduit pour la première fois en 1834, attribué à Michael Faraday. Après avoir étudié l'effet du courant électrique sur des solutions de sels, d'alcalis et d'acides, il est arrivé à la conclusion qu'elles contiennent des particules qui ont une certaine charge. Faraday a appelé cations des ions qui se déplaçaient dans un champ électrique vers la cathode, qui a une charge négative. Les anions sont des particules ioniques non élémentaires chargées négativement qui se déplacent dans un champ électrique vers le plus - l'anode.
Cette terminologie est encore utilisée aujourd'hui, et les particules sont étudiées plus avant, ce qui permet de considérer une réaction chimique comme le résultat d'une interaction électrostatique. De nombreuses réactions se déroulent selon ce principe, ce qui a permis de comprendre leur déroulement et de sélectionner des catalyseurs et des inhibiteurs pour accélérer leur déroulement et inhiber la synthèse. Il est également devenu connu que de nombreuses substances, en particulier dans les solutions, sont toujours sous forme d'ions.
Nomenclature et classification des ions
Les ions sont des atomes chargés ou un groupe d'atomes qui ont perdu ou gagné des électrons lors d'une réaction chimique. Ils constituent les couches externes de l'atome et peuvent être perdus en raison de la faible force d'attraction du noyau. Alors le résultat du détachement d'un électron est un ion positif. De plus, si un atome a une forte charge nucléaire et une couche d'électrons étroite, le noyau est un accepteur d'électrons supplémentaires. En conséquence, une particule ionique négative est formée.
Les ions eux-mêmes ne sont pas seulement des atomes avec une couche d'électrons en excès ou en insuffisance. Il peut également s'agir d'un groupe d'atomes. Dans la nature, il existe le plus souvent des ions de groupe, qui sont présents dans les solutions, les fluides biologiques des corps des organismes et dans l'eau de mer. Il existe un grand nombre de types d'ions, dont les noms sont assez traditionnels. Les cations sont des ions chargés positivement et les ions chargés négativement sont des anions. Selon la composition, ils sont appelés différemment. Par exemple, le cation sodium, le cation césium et autres. Les anions sont appelés différemment, car ils sont le plus souvent constitués de nombreux atomes: anion sulfate, anion orthophosphate et autres.
Mécanisme de formation des ions
Les éléments chimiques dans les composés sont rarement électriquement neutres. Autrement dit, ils ne sont presque jamais à l'état d'atomes. Lors de la formation d'une liaison covalente, considérée comme la plus courante, les atomes ont également une certaine charge et la densité électronique se déplace le long des liaisons au sein de la molécule. Cependant, la charge de l'ion n'est pas formée ici, car l'énergie de la liaison covalente est inférieure à l'énergie d'ionisation. Par conséquent, malgré l'électronégativité différente, certains atomes ne peuvent pas attirer complètement les électrons de la couche externe des autres.
Dans les réactions ioniques, où la différence d'électronégativité entre les atomes est suffisamment grande, un atome peut prendre des électrons de la couche externe d'un autre atome. Ensuite, la connexion créée est fortement polarisée et rompue. L'énergie dépensée pour cela, qui crée la charge de l'ion, est appelée énergie d'ionisation. Pour chaque atome, il est différent et est indiqué dans des tableaux standards.
L'ionisation n'est possible que lorsqu'un atome ou un groupe d'atomes est capable soit de donner des électrons, soit d'en accepter. Ceci est le plus souvent observé dans les cristaux de solution et de sel. Le réseau cristallin contient également des particules chargées presque immobiles, dépourvues d'énergie cinétique. Et comme il n'y a aucune possibilité de mouvement dans le cristal, la réaction des ions se déroule le plus souvent dans des solutions.
Les ions en physique et chimie
Les physiciens et les chimistes étudient activement les ions pour plusieurs raisons. Premièrement, ces particules sont présentes dans tous les états agrégés connus de la matière. Deuxièmement, l'énergie de détachement des électrons d'un atome peut être mesurée afin de l'utiliser dans des activités pratiques. Troisièmement, les ions se comportent différemment dans les cristaux et les solutions. Et, quatrièmement, les ions permettent de conduire le courant électrique, et les propriétés physico-chimiques des solutions changent en fonction de la concentration des ions.
Réactions ioniques en solution
Les solutions et les cristaux eux-mêmes doivent être examinés plus en détail. Dans les cristaux de sel, il existe des ions positifs situés séparément, par exemple des cations sodium et des anions chlorure négatifs. La structure du cristal est étonnante : en raison des forces d'attraction et de répulsion électrostatiques, les ions sont orientés d'une manière particulière. Dans le cas du chlorure de sodium, ils forment ce que l'on appelle le réseau cristallin de diamant. Ici, chaque cation sodium est entouré de 6 anions chlorure. À son tour, chaque anion chlorure entoure 6 anions chlorure. Pour cette raison, le sel de table simple se dissout presque au même rythme dans l'eau froide et chaude.
En solution, il n'y a pas non plus de molécule entière de chlorure de sodium. Chacun des ions est entouré de dipôles d'eau et se déplace aléatoirement dans son épaisseur. La présence de charges et d'interactions électrostatiques conduit au fait que les solutions d'eau salée gèlent à une température légèrement inférieure à zéro et bouillent à une température supérieure à 100 degrés. De plus, si d'autres substances sont présentes dans la solution et peuvent entrer dans une liaison chimique, la réaction ne se déroule pas avec la participation de molécules, mais d'ions. Cela a créé la doctrine de la mise en scène d'une réaction chimique.
Les produits obtenus à la fin ne se forment pas immédiatement lors de l'interaction, mais sont progressivement synthétisés à partir de produits intermédiaires. L'étude des ions a permis de comprendre que la réaction se déroule précisément selon les principes des interactions électrostatiques. Leur résultat est la synthèse d'ions qui interagissent électrostatiquement avec d'autres ions, créant le produit final de la réaction d'équilibre.
Sommaire
Une particule telle qu'un ion est un atome ou groupe d'atomes chargé électriquement, qui s'obtient au cours de la perte ou de l'acquisition d'électrons. L'ion le plus simple est l'hydrogène : s'il perd un électron, alors ce n'est qu'un noyau avec une charge de +1. Il provoque l'environnement acide des solutions et des milieux, ce qui est important pour le fonctionnement des systèmes et organismes biologiques.
Les ions peuvent avoir des charges positives et négatives. De ce fait, dans les solutions, chaque particule entre en interaction électrostatique avec des dipôles d'eau, ce qui crée également des conditions de vie et de transmission de signaux par les cellules. De plus, les technologies ioniques se développent davantage. Par exemple, des moteurs ioniques ont été créés, qui ont déjà été équipés de 7 missions spatiales de la NASA.
Et il- une particule monoatomique ou polyatomique chargée électriquement d'une substance, formée à la suite de la perte ou de l'adhésion d'un atome dans la molécule d'un ou plusieurs électrons.
La charge d'un ion est un multiple de la charge d'un électron. Le concept et le terme "ion" ont été introduits en 1834 par Michael Faraday, qui, étudiant l'effet du courant électrique sur des solutions aqueuses d'acides, d'alcalis et de sels, a suggéré que la conductivité électrique de ces solutions est due au mouvement des ions. Ions chargés positivement se déplaçant en solution vers le pôle négatif (cathode), appelé Faraday cations, et chargé négativement, se déplaçant vers le pôle positif (anode) - anions.
Les propriétés ioniques sont déterminées :
1) le signe et l'amplitude de leur charge ;
2) la structure des ions, c'est-à-dire la disposition des électrons et la force de leurs liaisons, les électrons extérieurs étant particulièrement importants ;
3) leurs tailles déterminées par le rayon de l'orbite de l'électron externe.
4) résistance de la couche électronique (déformabilité des ions).
Sous forme de particules indépendantes, les ions se trouvent dans tous les états agrégés de la matière : dans les gaz (en particulier dans l'atmosphère), dans les liquides (en fusion et en solution), dans les cristaux et dans le plasma (en particulier dans l'espace interstellaire) .
Étant des particules chimiquement actives, les ions réagissent avec les atomes, les molécules et entre eux. Dans les solutions, les ions se forment à la suite de la dissociation électrolytique et déterminent les propriétés des électrolytes.
Le nombre de charges électriques élémentaires des ions dans les solutions coïncide presque toujours avec la valence d'un atome ou d'un groupe donné ; les ions de gaz peuvent également avoir un nombre différent de charges élémentaires. Sous l'influence d'influences suffisamment énergétiques (haute température, rayonnement à haute fréquence, électrons à grande vitesse), des ions positifs avec un nombre différent d'électrons, jusqu'aux noyaux nus, peuvent se former. Les ions positifs sont indiqués par un signe + (plus) ou un point (par exemple, Mg ***, Al +++), les ions négatifs par un signe - (moins) ou "(Cl -, Br"). de signes indique le nombre de charges élémentaires excédentaires. Le plus souvent, les ions sont formés avec des couches d'électrons externes stables correspondant à la couche de gaz rare. Les ions à partir desquels les cristaux sont construits et les ions présents dans les solutions et les solvants à constantes diélectriques élevées appartiennent principalement à ce type, par exemple les métaux alcalins et alcalino-terreux, les halogénures, etc. Cependant, il existe également des soi-disant. les ions de transition, dans lesquels les enveloppes externes contiennent de 9 à 17 électrons ; ces ions peuvent passer relativement facilement en ions de nature et de signification différentes (par exemple, Fe - -, Cu", etc.).
Propriétés chimiques et physiques
Les propriétés chimiques et physiques des ions diffèrent fortement des propriétés des atomes neutres, ressemblant à bien des égards aux propriétés des atomes d'autres éléments qui ont le même nombre d'électrons et la même couche électronique externe (par exemple, K "ressemble à Ar, F " - Ne). Les ions simples, comme le montre la mécanique ondulatoire, ont une forme sphérique. Les dimensions d'un ion sont caractérisées par la grandeur de leurs rayons, qui peuvent être déterminés empiriquement à partir des données de l'analyse aux rayons X des cristaux (Goldschmidt) ou calculés théoriquement par les méthodes de la mécanique ondulatoire (Pauliig) ou des statistiques (Fermi). Les résultats obtenus par les deux méthodes donnent un accord tout à fait satisfaisant. Un certain nombre de propriétés des cristaux et des solutions sont déterminées par les rayons des ions dont ils sont composés ; dans les cristaux, ces propriétés sont l'énergie du réseau cristallin et, dans une large mesure, son type ; dans les solutions, les ions polarisent et attirent les molécules de solvant, formant des coquilles de composition variable, cette polarisation et la force de la liaison entre les ions et les molécules de solvant sont déterminées presque exclusivement par les rayons et les charges des ions. La force de l'action du champ ionique sur les molécules de solvant est montrée par les calculs de Zwicky, qui a découvert que les molécules d'eau sont proches des ions sous une pression d'environ 50 000 atm. La résistance (déformabilité) de la couche électronique externe dépend du degré de liaison des électrons externes et détermine principalement les propriétés optiques des ions (couleur, réfraction). Cependant, la couleur des ions est également associée à la formation d'ions de divers composés avec des molécules de solvant. Les calculs théoriques des effets liés à la déformation des couches d'électrons sont plus difficiles et moins doués que les calculs des forces d'interaction entre ions. Les raisons de la formation d'ions dans les solutions ne sont pas exactement connues ; l'opinion la plus plausible est que les molécules des substances solubles sont décomposées en ions par le champ moléculaire du solvant ; les cristaux hétéropolaires, c'est-à-dire construits à partir d'ions, donnent apparemment des ions immédiatement après dissolution. La valeur du champ moléculaire du solvant est confirmée comme par un parallélisme entre la constante diélectrique du solvant, qui est une mesure approximative de la tension de son champ moléculaire, et le degré de dissociation (règle de Nernst-Thomson, expérimentalement confirmé par Walden). Cependant, l'ionisation se produit également dans les substances à faible constante diélectrique, mais ici ce sont principalement les électrolytes qui se dissolvent, donnant des ions complexes. Les complexes sont parfois formés à partir des ions du soluté, parfois le solvant participe également à leur formation. Pour les substances à faible constante diélectrique, la formation d'ions complexes est également caractéristique lorsque des non-électrolytes sont ajoutés, par exemple (C 2 H 5) 0Br 3 donne, lorsqu'il est mélangé avec du chloroforme, un conducteur
système. Un signe externe de la formation d'ions complexes est le soi-disant. conductivité électrique anormale , dans laquelle un graphique illustrant la dépendance de la conductivité électrique molaire à la dilution donne un maximum dans la région des solutions concentrées et un minimum dans une dilution supplémentaire.
Nomenclature Selon la nomenclature chimique, le nom d'un cation constitué d'un atome coïncide avec le nom de l'élément, par exemple, Na + est appelé ion sodium, parfois une charge est ajoutée entre parenthèses, par exemple, le nom du Fe 2 Le cation + est l'ion fer (II). Le nom est constitué d'un seul atome, l'anion est formé de la racine du nom latin de l'élément et du suffixe " -J'ai fait», par exemple, F - est appelé un ion fluorure.
Et il est une particule chargée électriquement. Dans ce cas, l'ion peut avoir à la fois une charge électrique positive et une charge électrique négative. Dans le premier cas, on l'appelle un cation, et dans le second, un anion.
Un ion peut être un atome, une molécule ou un radical libre, tant qu'ils ont une charge, bien sûr. Soit dit en passant, la charge d'un ion ne peut pas être infiniment petite et la particule par laquelle il est représenté est élémentaire.
Les ions sont également des particules chimiquement actives, ils peuvent donc réagir à la fois avec d'autres particules (non chargées) et entre eux.
Les ions, en tant que particules indépendantes, se trouvent presque partout. Ils se trouvent dans l'atmosphère, dans divers liquides, dans des solides et même dans l'espace interstellaire, où il y a, en principe, extrêmement peu d'air ou une sorte de substance.
Histoire
Pour la première fois, le concept "d'ion" a été introduit par le célèbre scientifique Michael Faraday en 1834. Étudiant la propagation de l'électricité dans divers milieux, il a suggéré que la conductivité électrique de certains d'entre eux pourrait être causée par la présence de certaines particules chargées électriquement dans ces milieux et substances. Alors il les a appelés ions. Le scientifique a également introduit les concepts de cations et d'anions. Puisque les ions positifs se déplacent vers l'électrode chargée négativement, la cathode, il les a appelés cations. Les ions négatifs se déplacent dans l'autre sens - vers l'anode, ce qui signifie qu'ils devraient être appelés anions.
IONS Les IONS sont des particules chargées électriquement formées à partir d'un atome (molécule) à la suite de la perte ou du gain d'un ou de plusieurs électrons. Les ions chargés positivement sont appelés cations, les ions chargés négativement sont appelés anions.
Encyclopédie moderne. 2000 .
Voyez ce que "IONS" est dans d'autres dictionnaires :
IONS- (du grec. ion allant, errant), atomes ou chimique. radicaux porteurs de charges électriques. Histoire. Comme Faraday l'a établi pour la première fois, la conduction d'un courant électrique dans les solutions est associée au mouvement des particules matérielles qui transportent ... ... Grande encyclopédie médicale
des ions- - atomes ou molécules chargés électriquement. Chimie générale: manuel / A. V. Zholnin Les ions sont des particules chargées électriquement qui apparaissent lorsque des électrons sont perdus ou gagnés par des atomes, des molécules et des radicaux. Dictionnaire de chimie analytique ... ... Termes chimiques
Produits de décomposition de tout corps par électrolyse. Dictionnaire des mots étrangers inclus dans la langue russe. Chudinov A.N., 1910 ... Dictionnaire des mots étrangers de la langue russe
- (du grec iōn going), particules chargées formées à partir d'un atome (molécule) à la suite de la perte ou de l'ajout d'un ou plusieurs électrons. Dans les solutions, les ions chargés positivement sont appelés cations, ions chargés négativement ... ... Dictionnaire encyclopédique
Un ion (du grec ιόν "aller") est une particule chargée électriquement (atome, molécule), généralement formée à la suite de la perte ou du gain d'un ou plusieurs électrons par des atomes ou des molécules. La charge d'un ion est un multiple de la charge d'un électron. Concept et ... ... Wikipédia
des ions- (du grec aller ion) particules électriquement chargées formées par la perte ou le gain d'électrons (ou d'autres particules chargées) par des atomes ou groupes d'atomes (molécules, radicaux, etc.). Le concept et le terme ions ont été introduits en 1834 ... ... Dictionnaire encyclopédique de la métallurgie
- (du grec. aller), particules monoatomiques ou polyatomiques qui transportent l'électricité. charger, par ex. H+, Li+, Al3+, NH4+, F, SO42. Les I positifs sont appelés cations (du grec. kation, littéralement descendre), les négatifs an et ainsi de suite et m et (du grec. anion, ... ... Encyclopédie chimique
- (du grec ión going) particules électriquement chargées formées lorsque des électrons (ou d'autres particules chargées) sont perdus ou gagnés par des atomes ou des groupes d'atomes. De tels groupes d'atomes peuvent être des molécules, des radicaux ou d'autres I. ... ... Grande Encyclopédie soviétique
des ions- physique. particules qui portent une charge positive ou négative. Les ions chargés positivement transportent moins d'électrons qu'ils ne le devraient, et les négatifs plus ... Dictionnaire explicatif pratique supplémentaire universel par I. Mostitsky
- (physique) Selon la terminologie introduite dans la doctrine de l'électricité par le célèbre Faraday, un corps soumis à la décomposition par l'action d'un courant galvanique sur lui s'appelle un électrolyte, la décomposition de cette manière est une électrolyse, et les produits de décomposition sont des ions . ... ... Dictionnaire encyclopédique F.A. Brockhaus et I.A. Efron
Livres
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