أنواع الأيونات. الأيونات عبارة عن ذرات مشحونة ومجموعات ذرية
شاهد الجميع تقريبًا إعلانًا عن ما يسمى بـ "ثريا Chizhevsky" ، والتي تتزايد كمية الأيونات السالبة في الهواء منها. ومع ذلك ، بعد المدرسة ، لا يتذكر الجميع بالضبط الأيونات نفسها - فهذه جسيمات مشحونة فقدت حيادها المميز للذرات العادية. والآن أكثر من ذلك بقليل.
الذرات "الخاطئة"
كما تعلم ، فإن الرقم في الجدول الدوري لمندلييف العظيم يرتبط بعدد البروتونات في نواة الذرة. لماذا ليس الإلكترونات؟ لأن عدد الإلكترونات واكتمالها ، على الرغم من أنها تؤثر على خصائص الذرة ، لا تحدد خصائصها الأساسية المرتبطة بالنواة. قد لا يكون هناك عدد كافٍ من الإلكترونات ، أو قد يكون هناك عدد كبير جدًا. الأيونات هي مجرد ذرات تحتوي على عدد "خاطئ" من الإلكترونات. علاوة على ذلك ، وللمفارقة ، يُطلق على أولئك الذين يفتقرون إلى الإلكترونات اسم موجب ، ويُطلق على الفائض اسم سالب.
قليلا عن الأسماء
كيف تتشكل الأيونات؟ هذا سؤال بسيط - هناك طريقتان فقط للتعليم. إما كيميائية أو فيزيائية. يمكن أن تكون النتيجة أيونًا موجبًا ، والذي يُطلق عليه غالبًا اسم كاتيون ، وأيون سالب ، على التوالي ، أنيون. يمكن أن يكون لذرة واحدة أو جزيء كامل ، والذي يعتبر أيضًا أيونًا من نوع خاص متعدد الذرات ، نقصًا أو زيادة في الشحن.
إذا كان هناك تأين لوسط ، على سبيل المثال ، غاز ، فهناك نسب متناسبة كميًا للإلكترونات والأيونات الموجبة فيه. لكن مثل هذه الظاهرة نادرة (أثناء عاصفة رعدية ، بالقرب من اللهب) ، لا يوجد الغاز في مثل هذه الحالة المتغيرة لفترة طويلة. لذلك ، بشكل عام ، نادرًا ما تكون أيونات الهواء التفاعلية القريبة من الأرض. الغاز هو وسيلة سريعة التغير. بمجرد توقف عمل العوامل المؤينة ، تلتقي الأيونات ببعضها البعض وتصبح مرة أخرى ذرات متعادلة. هذه هي حالتهم الطبيعية.
سائل عدواني
يمكن احتواء الأيونات بكميات كبيرة في الماء. الحقيقة هي أن جزيئات الماء عبارة عن جزيئات يتم توزيعها بشكل غير متساوٍ على الجزيء ، وهي عبارة عن ثنائيات أقطاب لها شحنة موجبة من جانب وشحنة سالبة على الجانب الآخر.
وعندما تظهر مادة قابلة للذوبان في الماء ، فإن جزيئات الماء بأقطابها تؤثر كهربائيًا على المادة المضافة ، مما يؤدي إلى تأينها. وخير مثال على ذلك مياه البحر ، حيث توجد العديد من المواد على شكل أيونات. لقد كان هذا معروفًا للناس لفترة طويلة. يوجد الكثير من الأيونات في الغلاف الجوي فوق نقطة معينة ، وتسمى هذه القشرة الأيونوسفير. يدمر الذرات والجزيئات المستقرة. يمكن للجسيمات في الحالة المتأينة أن تنقل المادة بأكملها. مثال على ذلك هو الألوان الزاهية غير العادية للأحجار الكريمة.
الأيونات هي أساس الحياة ، لأن العملية الأساسية للحصول على الطاقة من ATP مستحيلة بدون تكوين جزيئات غير مستقرة كهربيًا ، والتي تعتمد في حد ذاتها على تفاعلات الأيونات والعديد من العمليات الكيميائية التي تحفزها الإنزيمات ، تحدث فقط بسبب التأين. ليس من المستغرب أن تؤخذ بعض المواد في هذه الحالة عن طريق الفم. مثال كلاسيكي هو أيونات الفضة المفيدة.
ليس هناك الكثير من الناس على دراية جيدة بمصطلحات ونظريات وقوانين الفيزياء والكيمياء المختلفة. وربما بدأ البعض للتو في دراسة هذه التخصصات. لذلك ، قد تكون بعض المفاهيم غير معروفة أو منسية. على سبيل المثال ، كلمة "أيون" مألوفة لكثير من الناس ، ومع ذلك ، دعونا نتذكر ما هو الأيون وما هي خصائصه.
ما هو أيون
جاءت كلمة ومفهوم "أيون" إلينا من اللغة اليونانية القديمة وترجمت إلى "الذهاب". الأيون هو جسيم مشحون. لذلك ، يمكن أن يكون للأيون شحنة موجبة أو سالبة. يمكن أن يكون الجسيم المشحون ذرة أو جزيءًا أو جذرًا حرًا. الشحنة هي مضاعف شحنة الإلكترون.
في الحالة الحرة ، توجد الأيونات في كل مكان في أي حالة مجمعة للمادة. يمكن العثور عليها في الغازات والسوائل والسبائك والبلورات والبلازما.
إذا كان الأيون سالبًا ، فإنه يسمى أنيون ، والشحنة الموجبة تسمى الكاتيون. تم تقديم هذه الأسماء من قبل العالم مايكل فاراداي ، الذي اكتشف الأيونات.
مصطلح "أيون" صاغه أيضًا الفيزيائي والكيميائي مايكل فاراداي في عام 1834 عندما كان يدرس التأثيرات التيار الكهربائيلمختلف المحاليل المائية. ثم استنتج أن الموصلية الكهربائية لمختلف المحاليل القلوية والحمضية والمالحة تعتمد على حركة الجسيمات الخاصة التي سماها الأيونات وتنقسم إلى موجبة وسالبة في الشحنة.
للأيونات عدة خصائص فيزيائية أساسية:
- الأيونات المواد الفعالةوتتفاعل مع الذرات والجزيئات والجذور الحرة ونفس الأيونات. يشاركون في ردود فعل مختلفة.
- في الحقل الكهربائيتحمل الأيونات الكهرباء إلى الأقطاب الكهربائية المرغوبة بشحنات معاكسة.
- تلعب الأيونات أيضًا في الكائنات الحية دور ضخمعن طريق إجراء النبضات العصبية.
- يمكن أن تعمل الأيونات كمحفزات أو مواد وسيطة في التفاعلات الكيميائية.
- تحدث التفاعلات الأيونية في المحاليل الإلكتروليتية على الفور ؛
- توجد أيونات الهيدروجين الموجبة في بروتونات الفيزياء. تشكل البروتونات والنيوترونات جميع نوى الذرات. يمكن الحصول على مثل هذا البروتون بتأين ذرة الهيدروجين.
يمكنك أيضًا قراءة قسمنا المفيد
هل في المنزل (أو في دائرة المدرسة) مثل هذه التجربة. خذ بطارية كهربائية وقم بتوصيلها بأسلاك بمصباح كهربائي من مصباح يدوي. سوف يتدفق التيار عبر المصباح ، وسوف يضيء. ثم قطع سلكًا واحدًا واغمس نهاياته في كوب من الماء. لن يضيء المصباح ، مما يعني عدم وجود تيار. الآن صب الملح العادي في كوب. عندما يذوب الملح ، تضيء المصباح مرة أخرى. لذلك ، بمجرد أن تحول الماء إلى محلول ملح ، يمر تيار عبره. و لماذا؟
من المحتمل أنك سمعت بالفعل (وإذا لم يكن الأمر كذلك ، فاقرأ القصة في هذا الكتاب) أنها في الذرة تدور حول النواة. ولماذا يبقون في الذرة ولا يطيرون بعيدًا؟
خذ حجرًا وقم بتدويره على حبل فوق رأسك. تشعر أن الحجر يحاول دائمًا أن يطير بعيدًا وأن الحبل يمسكه.
والذرة لها "حبل" خاص بها. هذه شحنات كهربائية. نواة الذرة موجبة الشحنة ، والإلكترونات سالبة الشحنة. هذه الرسوم المتباينة ، كما يطلق عليها ، تجذب بعضها البعض. هذا التجاذب يبقي الإلكترونات بالقرب من النواة.
ولكن إذا قمت بفك الحجر بقوة على حبل رفيع ، فسوف ينطلق ويطير بعيدًا. ويمكن للإلكترون أن يؤتي ثماره. على سبيل المثال ، مع اصطدام حاد للذرات. إنها مثل حفنة من العنب: هزها وسيسقط التوت.
لكن ماذا سيحدث للذرة نفسها؟ عندما يتمزق الإلكترون ، تصبح الذرة موجبة الشحنة.
يمكن للإلكترون الراحل أن يلتقي بذرة أخرى في الطريق و "يلتصق" بها. ثم تصبح هذه الذرة سالبة الشحنة.
تسمى هذه الذرات المشحونة أيونات.
ليس فقط الذرات الفردية ، ولكن أيضًا مجموعات الذرات يمكن أن تفقد أو تكتسب الإلكترونات. في الوقت نفسه ، تتحول أيضًا إلى أيونات ، ويسمى التحول نفسه التأين.
إذا تم تسخين الغاز بقوة ، فإن ذراته ستتحرك بسرعة كبيرة وسيتمزق العديد من الإلكترونات أثناء الاصطدام. سوف يتأين الغاز.
تتأين المواد المختلفة بفعل الإشعاع المشع. وعلى ارتفاع مئات الكيلومترات فوق الأرض ، تنشأ الأيونات تحت تأثير أشعة خاصة من الشمس. تسمى هذه الطبقة من الغلاف الجوي الأيونوسفير.
العديد من المواد الصلبة تتكون أيضًا من الأيونات. على سبيل المثال ، الملح. عندما تذوب في الماء ، تتباعد الأيونات. بمجرد ظهور هذه الجسيمات المشحونة في الماء ، بدأت في نقل الكهرباء من أحد طرفي السلك إلى الطرف الآخر ، وبدأ المحلول في تمرير تيار كهربائي.
حركة الأيونات هي أساس تشغيل العديد من الأجهزة والأجهزة التي صنعها الإنسان ، على سبيل المثال ، أو بطارية كهربائية. وفي الطبيعة ، تلعب الأيونات دورًا مهمًا. هناك العديد من الأيونات المختلفة التي تتحرك في كل خلية من خلايا الجسم. تذهب للتزلج أو تكتب إملاءًا - هذه هي الأيونات في العمل. والآن أنت تقرأ كتابنا ، والأيونات تتحرك في خلايا دماغك. إذا لم يكن الأمر كذلك بالنسبة لهم ، فلن تكون قادرًا على التفكير ، ولا يمكنك الدراسة ، والقراءة ، ولن تعرف ما هي الأيونات.
وهوهو جسيم مشحون كهربائيًا. في هذه الحالة ، يمكن أن يكون للأيون شحنة كهربائية موجبة وشحنة سالبة. في الحالة الأولى ، يطلق عليه الكاتيون ، وفي الحالة الثانية يسمى الأنيون.
يمكن أن يكون الأيون ذرة أو جزيءًا أو جذرًا حرًا ، طالما أن لديه أي شحنة بالطبع. بالمناسبة ، لا يمكن أن تكون شحنة أيون صغيرة بشكل غير محدود ، والجسيم الذي يتم تمثيله به أساسي.
الأيونات هي أيضًا جسيمات نشطة كيميائيًا ، لذا يمكنها التفاعل مع الجسيمات الأخرى (غير المشحونة) ومع بعضها البعض.
الأيونات ، كجسيمات مستقلة ، توجد في كل مكان تقريبًا. إنها موجودة في الغلاف الجوي ، في سوائل مختلفة ، في مواد صلبة ، وحتى في الفضاء بين النجوم ، حيث يوجد ، من حيث المبدأ ، القليل جدًا من الهواء أو نوعًا ما من المواد.
قصة
لأول مرة تم تقديم مفهوم "أيون" من قبل العالم الشهير مايكل فاراداي في عام 1834. ومن خلال دراسة انتشار الكهرباء في الأوساط المختلفة ، اقترح أن يكون سبب التوصيل الكهربائي لبعضها هو وجود بعض الجسيمات المشحونة كهربائياً في هذه الوسائط والمواد. لذلك دعاهم أيونات. قدم العالم أيضًا مفاهيم الكاتيونات والأنيونات. نظرًا لأن الأيونات الموجبة تتحرك نحو القطب السالب الشحنة ، الكاثود ، فقد أطلق عليها الكاتيونات. تتحرك الأيونات السالبة في الاتجاه المعاكس - نحو الأنود ، مما يعني أنه يجب تسميتها الأنيونات.
أيونات الأيونات
(من اليونانية iōn - الذهاب) ، تتكون الجسيمات المشحونة من ذرة (جزيء) نتيجة لفقدان أو إضافة إلكترون واحد أو أكثر. في المحاليل ، تسمى الأيونات موجبة الشحنة الكاتيونات ، والأيونات سالبة الشحنة تسمى الأنيونات. تم اقتراح المصطلح من قبل M. Faraday في عام 1834.
ايونسالأيونات (من اليونانية الأيونية) ، تتكون الجسيمات المشحونة كهربائيًا نتيجة لفقدان أو إضافة إلكترون واحد أو أكثر (سم.إلكترون (جسيم))(أو جسيمات مشحونة أخرى) إلى ذرة أو جزيء أو جذري أو أيون آخر. تسمى الأيونات الموجبة الشحنة الكاتيونات. (سم.الكاتيون)، الأيونات سالبة الشحنة - الأنيونات (سم.أنيون). تم اقتراح المصطلح من قبل M. Faraday (سم.فاراديوس مايكل)في عام 1834
يتم الإشارة إلى الأيونات برمز كيميائي مع فهرس يقع في أعلى اليمين. يشير الفهرس إلى علامة الشحنة وحجمها ، أي تعدد الأيونات ، بوحدات شحنة الإلكترون. عندما تفقد الذرة أو تكتسب 1 ، 2 ، 3 ... تتشكل الإلكترونات ، واحد ، اثنان ، وثلاثة أيونات مشحونة ، على التوالي (انظر التأين (سم.التأين)) ، على سبيل المثال Na + ، Ca 2+ ، Al 3+ ، Cl - ، SO 4 2-.
يُشار إلى الأيونات الذرية أيضًا بالرمز الكيميائي للعنصر بأرقام رومانية تشير إلى تعدد الأيونات ، وفي هذه الحالة تكون الأرقام الرومانية رموزًا طيفية وقيمتها أكبر من الشحنة لكل وحدة ، أي NI تعني ذرة محايدة N ، التسمية الأيونية NII تعني أيونًا مشحونًا فرديًا N + ، NIII تعني N 2+.
تسلسل أيونات مختلفة العناصر الكيميائيةالتي تحتوي على نفس عدد الإلكترونات تشكل سلسلة متساوية إلكترونية.
يمكن أن تكون الأيونات جزءًا من جزيئات المواد ، وتشكل الجزيئات بسبب الترابط الأيوني (سم.أيون بوند). في شكل جسيمات مستقلة ، في حالة غير مرتبطة ، توجد الأيونات في جميع الحالات الكلية للمادة - في الغازات (على وجه الخصوص ، في الغلاف الجوي) ، في السوائل (في الذوبان وفي المحاليل) ، في البلورات. في السوائل ، اعتمادًا على طبيعة المذيب والمذاب ، يمكن أن توجد الأيونات إلى أجل غير مسمى ، على سبيل المثال ، أيون الصوديوم في محلول مائي ملح الطعامكلوريد الصوديوم. عادة ما تشكل الأملاح في الحالة الصلبة بلورات أيونية (سم.بلورات أيونية). تتكون الشبكة البلورية للمعادن من أيونات موجبة الشحنة ، يوجد بداخلها "غاز إلكتروني". يمكن حساب طاقة التفاعل للأيونات الذرية باستخدام طرق تقريبية مختلفة تأخذ في الاعتبار التفاعل بين الذرات (سم.تفاعل بيني).
يحدث تكوين الأيونات في عملية التأين. لإزالة إلكترون من ذرة أو جزيء محايد ، من الضروري إنفاق طاقة معينة تسمى طاقة التأين. تسمى طاقة التأين لكل شحنة إلكترون جهد التأين. تقارب الإلكترون هو خاصية معاكسة لطاقة التأين ، ويظهر حجم طاقة الارتباط لإلكترون إضافي في أيون سالب.
تتأين الذرات والجزيئات المحايدة تحت تأثير كمات الإشعاع الضوئي والأشعة السينية والإشعاع الجيني والمجال الكهربائي عند الاصطدام بالذرات والجسيمات الأخرى وما إلى ذلك.
في الغازات ، تتشكل الأيونات بشكل أساسي تحت تأثير تأثيرات الجسيمات عالية الطاقة أو أثناء التأين الضوئي تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية والأشعة السينية (انظر الإشعاع المؤين (سم.الإشعاعات المؤينة)). تكون الأيونات المتكونة بهذه الطريقة قصيرة العمر في ظل الظروف العادية. في درجات الحرارة العالية ، يمكن أن يحدث تأين الذرات والأيونات (التأين الحراري ، أي التفكك الحراري بفصل الإلكترون) كعملية توازن (سم.عملية التوازن)حيث تزداد درجة التأين بزيادة درجة الحرارة وانخفاض الضغط. في هذه الحالة ، ينتقل الغاز إلى حالة البلازما (سم.بلازما).
تلعب الأيونات في الغازات دورًا مهمًا في العديد من الظواهر. في ظل الظروف الطبيعية ، تتشكل الأيونات في الهواء تحت تأثير الأشعة الكونية أو الإشعاع الشمسي أو التفريغ الكهربائي (البرق). يؤثر وجود الأيونات ونوعها وتركيزها على الكثير الخصائص الفيزيائيةالهواء ، على نشاطه الفسيولوجي.
قاموس موسوعي. 2009 .
شاهد ما هي "الأيونات" في القواميس الأخرى:
ايونس- (من اليونانية. أيون ذهاب ، تائه) ، ذرات أو مادة كيميائية. الجذور التي تحمل الشحنات الكهربائية. قصة. كما أسس فاراداي لأول مرة ، يرتبط توصيل التيار الكهربائي في المحاليل بحركة جسيمات المواد التي تحمل ... ... موسوعة طبية كبيرة
IONS ، وهي جسيمات مشحونة كهربائيًا تتكون من ذرة (جزيء) نتيجة لفقدان أو اكتساب إلكترون واحد أو أكثر. تسمى الأيونات الموجبة الشحنة الكاتيونات ، وتسمى الأيونات سالبة الشحنة الأنيونات. الموسوعة الحديثة
الأيونات- - الذرات أو الجزيئات المشحونة كهربائيًا. كيمياء عامة: كتاب مدرسي / AV Zholnin Ions عبارة عن جسيمات مشحونة كهربائيًا تنشأ عن فقدان أو اكتساب الإلكترونات بواسطة الذرات والجزيئات والجذور. قاموس الكيمياء التحليلية ... ... المصطلحات الكيميائية
نواتج التحلل لأي جسم عن طريق التحليل الكهربائي. قاموس كلمات اجنبيةالمدرجة في اللغة الروسية. Chudinov A.N. ، 1910 ... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية
الأيون (اليونانية ιόν "الذهاب") هو جسيم مشحون كهربائيًا (ذرة ، جزيء) ، يتكون عادةً نتيجة لفقدان أو اكتساب إلكترون واحد أو أكثر بواسطة الذرات أو الجزيئات. شحنة أيون هي مضاعف شحنة الإلكترون. المفهوم و ... ... ويكيبيديا
الأيونات- (من أيون يوناني) الجسيمات المشحونة كهربائيًا التي تكونت بفقدان أو اكتساب الإلكترونات (أو الجسيمات المشحونة الأخرى) بواسطة الذرات أو مجموعات الذرات (الجزيئات ، الجذور ، إلخ). تم تقديم مفهوم ومصطلح الأيونات في عام 1834 ... ... القاموس الموسوعي لعلم المعادن
- (من اليونانية. go) ، جزيئات أحادية الذرة أو متعددة الذرات تحمل الكهرباء. تهمة ، على سبيل المثال. H +، Li +، Al3 +، NH4 +، F، SO42. الموجبة I تسمى الكاتيونات (من اليونانية. kation ، حرفيا تنخفض) ، سالب an و on و m و (من اليونانية. الأنيون ، ... ... موسوعة كيميائية
- (من اليونانية أيون) تتكون الجسيمات المشحونة كهربائيًا عند فقدان أو اكتساب الإلكترونات (أو الجسيمات المشحونة الأخرى) بواسطة الذرات أو مجموعات الذرات. يمكن أن تكون مجموعات الذرات هذه عبارة عن جزيئات أو جذور أو أي ... الموسوعة السوفيتية العظمى
الأيونات- بدني. الجسيمات التي تحمل شحنة موجبة أو سالبة. تحمل الأيونات الموجبة إلكترونات أقل مما ينبغي ، والأيونات السالبة أكثر ... عالمي اختياري عملي قاموسأنا موستيتسكي
- (فيزيائيًا) وفقًا للمصطلحات التي أدخلها عالم الكهرباء الشهير فاراداي ، فإن الجسم الذي يتعرض للتحلل بفعل تيار كلفاني عليه يسمى بالكهرباء ، والتحلل بهذه الطريقة هو التحليل الكهربائي ، ومنتجات التحلل هي أيونات .... ... القاموس الموسوعي F.A. Brockhaus و I.A. إيفرون