Јони су набијени атоми и атомске групе. Концепт јонских реакција и ионског набоја

По први пут је појам "ион" уведен 1834. године, у којем је заслуга Мицхаела Фарадаиа. Након проучавања утицаја електричне струје на растворе соли, алкалија и киселина, дошао је до закључка да оне садрже честице које имају одређени набој. Фарадаи-ови катјони се називају јони, који се у електричном пољу помичу на катоду, која има негативни набој. Аниони су негативно набијене не-елементарне ионске честице, које се у електричном пољу крећу према плус-аноди.

Ова терминологија се сада користи, а честице се даље проучавају, што нам омогућава да размотримо хемијску реакцију као резултат електростатичке интеракције. Многе реакције се одвијају према овом принципу, што је омогућило да се разуме њихов ток и да се одаберу катализатори и инхибитори да се убрза њихов ток и да се инхибира синтеза. Такође је постало познато да су многе супстанце, посебно у растворима, увек у облику јона.

Номенклатура и класификација јона

Јони су набијени атоми или група атома који су изгубили или стекли електроне током хемијске реакције. Они сачињавају спољне слојеве атома и могу бити изгубљени због ниске силе гравитације језгра. Тада је резултат одвајања електрона позитиван ион. Такође, ако атом има јак нуклеарни набој и уску електронску љуску, језгро је акцептор додатних електрона. Као резултат, формира се негативна јонска честица.

Сами иони нису само атоми са вишком или недовољном електронском љуском. Може бити група атома. У природи, најчешће се јављају групни јони који су присутни у растворима, биолошким флуидима тела организама иу морској води. Постоји велики број типова јона чија су имена прилично традиционална. Катиони су ионске честице које су позитивно наелектрисане, а негативно набијени јони су аниони. У зависности од састава они се називају другачије. На пример, натријум катион, цезијум катион и други. Аниони се називају различито, јер се најчешће састоје од много атома: сулфат аниона, ортофосфат аниона и других.

Механизам за формирање јона

Хемијски елементи у једињењима су ретко електрично неутрални. То јест, они готово никада нису у стању атома. У образовању ковалентна веза, што се сматра најчешћим, атоми такође имају одређено наелектрисање, а електронска густина се помера дуж веза унутар молекула. Међутим, наелектрисање јона се овде не формира, јер је енергија ковалентне везе мања од енергије јонизације. Стога, упркос различитој електронегативности, неки атоми не могу у потпуности привући електроне спољашњег слоја других.

У јонским реакцијама, гдје је разлика у електронегативности између атома довољно велика, један атом може узети електроне вањског слоја из другог атома. Онда је створена веза јако поларизована и сломљена. Енергија потрошена на то, која ствара наелектрисање иона, назива се енергија јонизације. За сваки атом је различит и означен је стандардним табелама.

Ионизација је могућа само у случају када је атом или група атома способна да донира електроне или их прихвати. Најчешће се то посматра у растворима и кристалима соли. Кристална решетка такође садржи скоро непокретне набијене честице, лишене кинетичка енергија. А пошто нема могућности за кретање у кристалу, реакција јона најчешће се јавља у растворима.

Иони у физици и хемији

Физичари и хемичари активно проучавају ионе из неколико разлога. Прво, ове честице су присутне у свим познатим агрегатна стања материје. Друго, енергија одвајања електрона од атома може се измерити да би се користила у практичним активностима. Треће, у кристалима и растворима, јони се понашају другачије. И, четврто, јони омогућавају електричну струју, а физичко-хемијске особине раствора варирају у зависности од концентрације јона.

Јонске реакције у раствору

Сами раствори и кристали би требали бити разматрани детаљније. У кристалима соли постоје одвојено лоцирани позитивни иони, на пример, натријум катиони и негативни, хлорни аниони. Кристална структура је невероватна: због сила електростатичког привлачења и одбијања, јони су оријентисани на посебан начин. У случају натријум хлорид они формирају такозвану кристалну кристалну решетку. Овде, сваки натријум катион је окружен са 6 хлорид аниона. С друге стране, сваки хлорни анион окружује 6 хлорних аниона. Због тога је једноставно сол иу хладној и врелој води се раствара скоро истом брзином.

У раствору нема ни чврстог молекула натријум хлорида. Сваки од ових јона је окружен диполима воде и хаотично се креће по својој дебљини. Присуство наелектрисања и електростатских интеракција доводи до чињенице да се раствори слане воде смрзавају на температури нешто мањој од нуле, и врију на температури изнад 100 степени. Штавише, ако постоје друге супстанце у раствору које могу да уђу у хемијску везу, онда се реакција не дешава са учешћем молекула, већ јона. Ово је створило доктрину о постављању хемијске реакције.

Производи који се добијају на крају се не формирају одмах током интеракције, већ се постепено синтетишу из полупроизвода. Проучавање јона омогућило је да се схвати да се реакција одвија управо по принципима електростатских интеракција. Њихов резултат је синтеза јона, који су електростатички у интеракцији са другим јонима, стварајући коначни равнотежни производ реакције.

Сажетак

Таква честица као ион је електрички набијени атом или група атома, која се добија током губитка или аквизиције електрона. Најједноставнији ион је водоник: ако изгуби један електрон, он је само нуклеус са набојем +1. Он проузрокује кисело окружење раствора и медија, што је важно за функционисање биолошких система и организама.

Јони могу имати и позитивне и негативне набоје. Због тога, у раствору свака честица улази у електростатичку интеракцију са диполима воде, што такође ствара услове за живот и пренос сигнала ћелијама. Штавише, јонска технологија се даље развија. На пример, креирани су ионски мотори који су већ опремили 7 НАСА свемирских мисија.