В химии и физике ионы играют важную роль. Они представляют собой атомы или молекулы, которые приобрели положительный или отрицательный электрический заряд. Ионы представляют собой основные строительные блоки многих химических соединений и оказывают влияние на их физические и химические свойства.
Одним из способов образования ионов является отрыв или приобретение электронов атомами. Атомы могут отдавать или принимать электроны, чтобы достигнуть стабильной электронной конфигурации, то есть конфигурации, при которой наружные электронные оболочки атома полностью заполнены. Когда атом отдает электрон, он становится положительно заряженным ионом, так как число положительных протонов превышает число отрицательных электронов. Если атом принимает электрон, он становится отрицательно заряженным ионом.
Однако есть некоторые особенности в образовании положительных и отрицательных ионов. Например, металлические элементы в основном образуют положительные ионы, так как они имеют меньше электронов, чем необходимо для заполнения своих электронных оболочек. Поэтому они с легкостью отдают свои электроны, чтобы достичь стабильности. С другой стороны, неметаллические элементы обычно образуют отрицательные ионы, так как им не хватает электронов для полного заполнения своих электронных оболочек.
Получение положительного и отрицательного иона
Получение положительного иона осуществляется путем потери одного или нескольких электронов из атома или молекулы. Процесс потери электронов называется окислением. При окислении атом или молекула становятся положительно заряженными, так как их положительный противозарядный пространственный заряд превышает отрицательный электронный заряд.
Получение отрицательного иона происходит при получении атомом или молекулой одного или нескольких электронов. Процесс получения электронов называется восстановлением. В результате восстановления атом или молекула приобретают отрицательный заряд, так как положительный противозарядный пространственный заряд становится меньше отрицательного электронного заряда.
Таблица ниже демонстрирует примеры получения положительных и отрицательных ионов:
| Примеры получения положительных ионов | Примеры получения отрицательных ионов |
|---|---|
| Атом натрия (Na) теряет один электрон и становится положительно заряженным ионом (Na+) | Атом хлора (Cl) получает один электрон и становится отрицательно заряженным ионом (Cl-) |
| Атом калия (K) теряет два электрона и становится дважды положительно заряженным ионом (K2+) | Атом кислорода (O) получает два электрона и становится дважды отрицательно заряженным ионом (O2-) |
| Молекула водорода (H2) теряет два электрона и становится дважды положительно заряженным ионом (H2+) | Молекула кислорода (O2) получает четыре электрона и становится четырежды отрицательно заряженным ионом (O4-) |
Когда ион становится положительным?
Ионы могут быть положительными или отрицательными в зависимости от количества электронов в их внешней электронной оболочке. Когда ион становится положительным, это означает, что он потерял один или несколько электронов.
Электроны в атомах стремятся находиться в стабильном состоянии, имея полную внешнюю электронную оболочку. Для большинства атомов это означает, что они хотят иметь 8 электронов в своей внешней оболочке — так называемый октет правила.
Когда атом теряет один или несколько электронов, количество положительно заряженных протонов превышает количество отрицательно заряженных электронов. В результате ион приобретает положительный заряд.
Положительные ионы называются катионами. У них есть знак «+» перед числом, которое указывает на количество электронов, которые были потеряны. Например, ион кальция Ca2+ имеет две положительные единицы заряда.
Многие металлы имеют свойство образовывать положительные ионы, потому что они легко отдают свои электроны. Это связано с тем, что у металлов мало электронов в их внешней оболочке. Поэтому они стараются отдать эти электроны, чтобы достичь более стабильного состояния.
Когда ион становится отрицательным?
При этом, ионы обычно образуются при химических реакциях, когда один атом отдает электроны, а другой атом их получает. Такие ионы называются анионами. Анионы обладают отрицательным зарядом и часто являются неустойчивыми.
Примером отрицательного иона может служить хлоридный ион (Cl-) – в результате потери одного электрона из атома хлора, он становится отрицательно заряженным. Ряд металлов также может образовывать ионы с отрицательным зарядом, например, кислород или сера.
Отрицательные ионы играют важную роль в химических реакциях и взаимодействиях с другими веществами. Они могут образовывать ионные соединения, а также участвовать в проведении электричества в растворах.