Ионы

Частица, в которой содержится разное число протонов и электронов, называется ионом. Если количество протонов больше, ион приобретает положительный заряд и становится катионом. Ионы с отрицательным зарядом (преобладают электроны) называются анионами.

Общее описание

Впервые в химии понятие «ион» появилось в 1834 году благодаря экспериментам Майкла Фарадея. Учёный изучал электропроводность водных растворов кислот, солей, щелочей. Он предположил, что возможность проводить электричество обусловлена движением в растворе заряженных частиц – ионов.

Молекулы способны распадаться на ионы – атомы с недостатком или избытком электроном. Процесс распада называется электролитической диссоциацией, а образованный раствор или расплав – электролитом. Если опустить в раствор электролита электрод, катионы начнут двигаться к катоду – отрицательному полюсу, анионы – к аноду – положительному полюсу. Этим объясняется электропроводность электролитов.

Движение ионов под действием электрода

Рис. 1. Движение ионов под действием электрода.

В растворах или в расплавах ионы образуются под действием молекул воды или высокой температуры.

Строение

Ионы состоят из ядра и электронов, движущихся вокруг. Ядро образуют положительно заряженные частицы (протоны) и нейтральные частицы (нейтроны). Количество протонов совпадает с порядковым номером элемента. Количество нейтронов равно значению разницы между относительной атомной массой и количеством протонов.

Электроны располагаются на энергетических уровнях. Количество уровней совпадает с периодом, в котором находится элемент. На внешнем энергетическом уровне находятся валентные электроны, которые могут взаимодействовать с другими атомами. При отдаче валентных электронов атом превращается в катион, при присоединении дополнительного электрона становится анионом.

Например, если к атому хлора присоединить ещё один электрон он станет отрицательно заряженным ионом – анионом. А если у атома натрия отнять один электрон, он станет положительно заряженным ионом – катионом, т.к. количество протонов станет больше, чем отрицательных электронов.

Катионы в уравнениях отмечаются плюсом, а анионы – минусом. Например, Fe2+, Al3+, Na+, F, Cl. Цифра означает, сколько электронов отдал или принял атом, став ионом, т.е. показывает степень окисления. Количество катионов или анионов можно посмотреть по таблице растворимости веществ.

Таблица растворимости

Рис. 2. Таблица растворимости.

Классификация

Ионы делятся на две группы:

  • простые или моноатомные – содержат одно ядро, т.е. состоят из одного атома вещества;
  • сложные или полиатомные – содержат минимум два ядра, т.е. состоят из двух и более атомов вещества.

К простым ионам относятся катионы и анионы металлов и неметаллов – Na+, Mg2+, Cl. Сложные ионы образуются при присоединении иона к нейтральным молекулам вещества. Например:

  • NH3 + H+ → NH4+;
  • BF3 + F → BF4.

Катионами являются ионы металлов, водорода, аммония и некоторых других веществ. Анионами являются гидроксид-ион (OH), ионы кислотных остатков, неметаллов и других веществ.

Некоторые атомы могут становиться катионами или анионами в зависимости от реакции.

Также выделяют ион-радикалы – свободные заряженные частицы, способные присоединять атомы или присоединяться к атомам других веществ. В зависимости от заряда делятся на китионы-радикалы и анионы-радикалы.

Ионная связь – класс соединения ионов. Ионная связь возникает в результате электростатического притяжения анионов и катионов. При этом атом с большей электроотрицательностью притягивает атом с меньшей электроотрицательностью. Ионная связь возникает преимущественно между ионами металлов и неметаллов. Металл всегда отдаёт электроны, т.е. является восстановителем.

Схема ионной связи

Рис. 3. Схема ионной связи.

Что мы узнали?

Из темы урока узнали, что такое ионы. Атом становится ионом при отщеплении или присоединении электронов. Если электронов становится меньше, то атом приобретает положительный заряд за счёт преобладания протонов и становится катионом. При увеличении количества отрицательно заряженных электронов атом становится анионом. Ионы способны передавать электричество и обязательно присутствуют в электролитах. Между ионами возникает ионная связь за счёт электростатического притяжения отрицательных и положительно заряженных частиц.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6. Всего получено оценок: 136.

Предметы