Ион

Материал из «Знание.Вики»

Ио́н (от др.-греч. ἰόν «идущее») — электрически заряженные частицы, образующиеся при потере или приобретении электронов атомами или группами атомов. Ионы встречаются во всех состояниях вещества: в газах, в жидкостях, в кристаллах и в плазме. Катионы — это ионы с положительным зарядом, а анионы — с отрицательным. Ионы обозначаются химическими символами с верхним индексом, показывающим знак и величину заряда иона, выраженного в единицах заряда электрона. Противоположные электрические заряды притягиваются друг к другу электростатической силой, поэтому катионы и анионы притягиваются друг к другу и образуют химические соединения с ионной связью[1][2][3].

История

Майкл Фарадей, учёный, который ввёл понятие «ион» в 1834 году.

Понятие «ион» было введено Майклом Фарадеем в 1834 году, когда он предположил, что электропроводность растворов обусловлена движением электрически заряженных частиц. Фарадей назвал положительно заряженные ионы, движущиеся к отрицательному полюсу, катионами, а отрицательно заряженные ионы, движущиеся к положительному полюсу — анионами. Величина заряда иона соответствует числу потерянных или приобретённых электронов. Ионы встречаются как самостоятельные частицы не только в жидкостях, но и в газах и кристаллах. Будучи химически активными частицами, ионы участвуют в реакциях с атомами, молекулами и друг с другом[3].

Согласно теории Сванте Аррениуса, изложенной в его докторской диссертации 1884 года, некоторые вещества в растворе, которые сами по себе нейтральны, могут распадаться, взаимодействуя с растворителем, на положительно и отрицательно заряженные ионы. Например, NaCl распадается на ионы Na+ и Cl-. За эти открытия он был удостоен Нобелевской премии по химии в 1903 году. Аррениус объяснил, что при образовании раствора соль диссоциирует на ионы, и предложил идею о том, что ионы могут возникать даже без воздействия электрического тока[4].

Образование

Ионы могут возникать путём отрыва электронов от атомов и молекул в газовой фазе или при присоединении электронов к этим атомам и молекулам. Ионы могут также образовываться путём присоединения иона элементарного состава к нейтральной молекуле или другому иону. Например, когда ион H+ присоединяется к молекуле воды H2O, образуется ион гидроксония H3O+. Ионы могут возникать также при разрушении молекул в результате термического или радиационного воздействия. При образовании ионов всегда сохраняется общий начальный заряд всех частиц, участвующих в этом процессе (например, если ионы образуются из нейтральных атомов или молекул, суммарный заряд всех ионов будет равен нулю). Некоторые молекулы в растворах или кристаллах могут, несмотря на общую электронейтральность, содержать разные участки с противоположно заряженными группами (цвиттер-ионы). Кластерный ион представляет собой комплекс из нескольких нейтральных атомов или молекул и ионов. В растворах электролитов ионы образуются в результате электролитической диссоциации и определяют многие их свойства[3].

Классификация

В научной литературе предлагаются различные подходы к классификации ионов. Так, по количеству атомов выделяют[5]:

  • Простые (одноатомные) ионы состоят из одного атомного ядра (натрий, хлорид, калий).
  • Сложные (многоатомные) ионы состоят из не менее двух атомных ядер (аммоний, сульфат, фосфат).

По зарду различают[5]:

  • Катион-радикалы — это положительно заряженные частицы с одним непарным электроном (натрий, калий, кальций, магний) .
  • Анион-радикалы — это отрицательно заряженные частицы с одним непарным электроном (хлорид, оксид, сульфат, фосфат).

Примечания

  1. Ионы. Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия. Дата обращения: 27 апреля 2024.
  2. Ион. Индикатор. Дата обращения: 27 апреля 2024.
  3. 3,0 3,1 3,2 Бердоносов С. С. Ионы. БРЭ (10 августа 2022). Дата обращения: 27 апреля 2024.
  4. Ионы. БМЭ. Дата обращения: 27 апреля 2024.
  5. 5,0 5,1 Общее описание, строение и классификация ионов Источник: https://nauka.club/khimiya/obshchee-opisanie-stroenie-i-klassifikatsiya-ionov.html. Наука.club: образовательный портал для студентов и школьников (25 Мая 2023). Дата обращения: 17 мая 2024.
WLW Checked Off icon.svg Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!