İyon

Bu madde fizik ve kimya hakkındadır. Eski bir millet için İyonya sayfasına bakınız.

İyon ya da yerdeş (Fransızca kökenli ion), bir veya daha çok elektron kazanmış ya da yitirmiş bir atomdan (veya bir atom grubundan) oluşmuş elektrik yüklü parçacıktır. Atomlar kararsız yapılarından kurtulmak ve karalı hale gelebilmek için elektron alırlar ya da kaybederler.Bunun için de başka bir atomla ya da kökle bağ kurarlar. Pozitif (+) elektrik yüklü iyonlara katyon, negatif (–) elektrik yüklü iyonlara anyon denir. Anyon ve katyon iyonların bağ yapma şekilleri farklı olabilir. Anyonlar elektron ortaklaşmasıyla ve elektron alış-verişiyle bağ kurarken katyon olan iyonlar yalnızca elektron alış-verişiyle bağ kurar.Bir hidrojen atomu kararlı hale geçmek istediğinde (1 elektron alarak) anyon haline gelir. Fakat Lityum atomu ise kararlı hale geçerken (1 elektron vererek) katyon haline gelir.

Örnek olarak;

• H⁺ (1 elektron vermiş atom)
• OH^– (1 elektron almış atom grubu)
• (SO₄)^2– (2 elektron almış atom grubu)

Bir iyon ( / aɪ ə n , - ɒ n / ) ^[ 1 ] is an atom veya molekül sayısı olan elektronların toplam sayısına eşit değil proton , atom veren ya da net pozitif veya negatif molekül elektrik yükü .İyonlar ile kimyasal ya da fiziksel ya da vasıtasıyla oluşturulabilir iyonizasyon .

Nötr atomu bir veya daha fazla elektron kaybeder, kimyasal açıdan, bu net pozitif yüke sahiptir ve A diye bilinen katyon .

Bir atomun elektron kazanır, bu, bir net negatif yüke sahip olan ve bir bilinir anyon .

Tek atomundan oluşan bir iyon bir atom ya da tek atomlu iyonu ; iki ya da daha fazla atomu içermesi durumunda, bu bir molekül ya atomlu iyonu . Nedeniyle elektrik yüklerinin, katyonları ve anyonları birbirini doğru çekilmektedirler ve hali hazırda meydana iyonik bileşikleri gibi tuzlar .

Iyon etkisi tarafından oluşturulur "iyon çiftleri" olarak bilinen bir gaz, ve her bir çifti, bir ortamın fiziksel iyonizasyonu durumunda, serbest elektron ve pozitif iyon oluşur. ^[ 2 ]

Keşif Tarihi [ değiştir ]

Kelime iyon Yunan ἰόν olduğunu iyon , "gitme", ἰέναι mevcut sıfat, ienai , "gitmek". Bu terim İngilizce fizikçi ve kimyacı tarafından tanıtıldı Michael Faraday sonra bilinmeyen türler için 1834 yılında geçerli itibaren elektrodun . Sulu bir ortama aracılığıyla diğer ^{[ 3 ] [ 4 ]} Faraday bu türlerin doğasını bilmiyordum, ama o biliyordu metaller içinde çözülür ve bir elektrotta bir çözüm girdi ve yeni metal madde çeşit diğer bir yerden konuyu taşıma, bir akım çözelti ilerlediği, diğer elektrotta bir çözümden ileri geldiğinden beri.

Faraday ayrıca kelime tanıttı anyon bir negatif yüklü iyon için, ve katyon pozitif için bir ücret. Onlar çekti, çünkü Faraday terminolojide, katyonlar seçildiler katot nedeniyle kendi cazibe bir galvanik cihazda ve anyon seçildiler anot .

Svante Arrhenius onun 1884 tezinde, ortaya koymak, katı kristal tuzlar o Kimya 1903 Nobel Ödülü kazanacak olan çözünmüş eşleştirilmiş yüklü parçacıkların içine ilişkisini gerçeği yaptığı açıklama. ^[ 5 ] Arrhenius 'açıklaması bir şekillendirme oldu çözelti, tuz Faraday iyonlara ayrışırlar. Arrhenius iyonları da bir elektrik akımı olmadan oluştuğunu önermişlerdir. ^{[6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

Özellikleri [ değiştir ]

Onların gaz gibi devlet iyonlar yüksek reaktif olan ve alevler, yıldırım, elektrik kıvılcımları ve diğer hariç, yeryüzünde büyük miktarlarda meydana gelmez plazmalar .

Bu gaz gibi iyonları hızlı bir şekilde nötr moleküller ve iyonik tuzlarının elde karşı yüklü iyonları ile etkileşime girer. Tuzlar (örneğin, su) çözücü ile bir arada içeren nedenlerle daha kararlı "solvat iyonları," üretmek için etkileşim iyonları, sıvı ya da katı halde üretilen enerji ve entropi değişiklikleri iyonların her biri uzaklaşarak hareket ettikçe diğer sıvı ile etkileşim. Bu stabilize türler daha çok düşük sıcaklıklarda bir ortamda bulunmaktadır. Genel bir örnek çözülmüş tuz elde edilir, deniz suyu içinde mevcut iyonlar vardır.

Tüm iyonlar tüm yüklü nesneler gibi, yani tahsil edilir:

• zıt elektrik (negatiften pozitife, ve tersi) ücretleri çekti,
• gibi masraflar tarafından püskürtüldü
• taşırken, bir tarafından saptırılır yörüngeleri yolculuk manyetik alanın .

Onların küçük kütlesi nedeniyle Elektronlar ve aynı nedenle daha büyük boşluk doldurucu özellikler madde dalgaları , atomlar ve herhangi bir elektron sahip moleküllerin boyutunu belirler. Böylece anyonlar (negatif yüklü iyonlar) büyüklüğü de belirlenir çünkü fazla elektron (lar), bir birini itmek ve iyon fiziksel boyutu eklemek gibi, üst molekül ya da atomla daha büyük elektron bulutu . Gibi genel olarak olduğu gibi, katyonları nedeniyle elektron bulutu daha küçük bir boyuta karşılık gelen üst atom ya da molekül daha küçüktür. - Belirli bir katyon (hidrojen o) tek bir protondan oluşur ve böylece hiçbir elektron içerir ve çok daha küçük ana hidrojen atomunun daha.

Anyon ve katyon [ değiştir ]

Hidrojen atomu (ortada) bir tek içeren proton ve tek elektronu . Bir elektronun ilaveli bir anyon (sağ) göre ise elektron çıkarılması, bir katyon (sol) vermektedir. Hidrojen anyonu olarak, gevşek biçimde tutulan iki elektron bulutu ile, sırayla çıplak proton daha büyük olduğu, nötr atomu, daha büyük bir yarıçapa sahip bir katyon . Hidrojen hiçbir elektron sahip tek bir katyon oluşturur, fakat (hidrojen aksine) de, bir ya da daha çok elektron korumak bile katyonları hala türetildikleri nötr atomlar veya moleküller daha küçüktür.

"Katyon" ve "Anyon" Burada yönlendirmek. Parçacık fiziği / kuantum bilgisayar konsepti için, bkz herk .Başlığın diğer anlamları için, bkz Ion (anlam ayrımı) .

Bir proton elektrik yükü bir elektronun üzerinde yüke büyüklüğü eşit olduğundan, bir iyon üzerindeki net elektrik yükü iyon proton sayısı eksi elektron sayısına eşittir.

Bir anyon (-) ( / æ n . Aɪ . Ən / an -eye-ən ) Yunanca kelime ἄνω (dan, ano "yukarı" anlamına gelir), ^[ 9 ] vererek, protonlar daha fazla elektron içeren bir iyon net negatif yük (elektron negatif yüklü olan ve protonlar pozitif yüklü çünkü). ^[ 10 ]

Bir katyon (+) ( / k Æ t . Aɪ . Ən / kat -eye-ən ) Yunanca kelime κατά (gelen kata "aşağı" anlamına gelir), ^[ 11 ]proton daha az elektronlarla bir iyon veren bir bir pozitif yük. ^[ 12 ]

Birden fazla masraf ile iyonları için kullanılan ek isimler vardır. Örneğin, bir -2 yüklü bir iyon olarak bilinendianyon ve +2 yüklü bir iyon olarak bilinir dikatyondur . Bir zwitteryon o molekül içinde farklı konumlarda, pozitif ve negatif yüklerle birlikte nötr bir moleküldür. ^[ 13 ]

Doğal olaylar [ değiştir ]

Daha fazla bilgi: elementlerin oksidasyon devletler listesi

Iyonları her yerde vardır doğa ve Dünya'nın varlığını Güneşin lüminesans gelen çeşitli olaylar için sorumluiyonosfer . Iyonik halde atomlar nötral atomu farklı bir renge sahip olabilir, ve metal iyonları ile ışık emiliminin, dolayısıyla renk verir taşlar . (Biyokimya) hem inorganik hem de organik kimyada, su ve iyon etkileşimi son derece önemlidir; Bir örnek, adenozin trifosfat (parçalanmasını tahrik enerjisi ATP ). Aşağıdaki bölümlerde iyonlar belirgin özelliği olan bağlamları; Bu astronomik mikroskobik için fiziksel uzunluk ölçeğini azaltılmasında düzenlenmiştir.

Astronomik [ değiştir ]

Sulu olmayan gaz benzeri iyon topluluğu ya da yüklü parçacıkların bir kısmını ihtiva eden, hatta bir gaz, plazma olarak adlandırılır. Evrendeki görünür maddenin Büyüktür% 99.9 şeklinde olabilir plazmalar . ^[ 14 ] Bunlar bizim dahil Güneş ve diğer yıldızlı ve gezegenler arasındaki boşluğu yanı sıra yıldız arasında boşluk . Plazma genellikle denir maddenin dördüncü durumu özellikleri bu esas olarak farklı olduğu için katı , sıvı ve gaz . Astrophysical plazma esas olarak elektron ve proton (iyonize hidrojen) oluşan bir karışım içerir.

İlgili teknoloji [ değiştir ]

İyonlar kimyasal olmayan çeşitli kullanılarak hazırlanabilir iyonu kaynakları genellikle yüksek içeren voltaj ya da sıcaklık. Bunlar gibi cihazlar bir çok kullanılan kitle spektrometre ,optik emisyon spektrometre , parçacık hızlandırıcıları , emplantasyon ve iyon motorları .

Reaktif yüklü parçacıklar, aynı zamanda kullanılan hava temizleme bozarak mikropların tarafından ve gibi ev eşyaları duman dedektörleri .

Organizmalarda sinyal ve metabolizma üzerinde kesin bir iyonik gradyanı ile kontrol edilir ve membran , bu eğim bozulması hücre ölümüne katkıda bulunmaktadır. Bu doğal ve yapay tarafından istismar ortak bir mekanizmadır biyosit içeren, iyon kanalları gramicidin ve amfoterisin (bir mantar ilacı ).

İnorganik iyonlar bir bileşeni olan , toplam çözünmüş katı , bir göstergesi su kalitesi dünyada.

Iyonlaştırıcı radyasyon tespiti [ değiştir ]

Bir iyon odasının şematik, iyonların sürüklenme gösteren. Elektronlar nedeniyle çok daha küçük kütleye hızlı pozitif iyonların daha sürüklenme. ^[ 2 ]

iki elektrot arasında etki Çığ. Orijinal iyonizasyon olayı bir elektron açığa ve sonraki her çarpışma başka bir elektron açığa, böylece iki elektron her çarpışma ortaya: iyonize elektron ve serbest elektron.

Bir gaz radyasyon iyonize etkisi geniş gibi radyasyon saptanması için kullanılan a , beta , gama ve X-ışınları . Bu araçların orijinal iyonizasyon olayı bir "iyon çifti" oluşumu ile sonuçlanır; Gaz molekülleri üzerinde radyasyonla iyon etkisi ile pozitif iyon yaratır ve serbest elektro. Iyonizasyon odası bu dedektörleri basit ve yarattığı tüm ücretleri toplar direkt iyonizasyon bir elektrik alanının uygulanması yoluyla gaz içinde. ^[ 2 ]

Geiger-Müller tüpü ve oransal karşı hem olarak bilinen bir fenomen kullanmak Townsend çığ serbest elektronlar tarafından daha fazla elektronları serbest bırakmak için elektrik alanı ile yeterli enerjiye verilir sayede bir çağlayan etkisi ile orijinal iyonlaştırıcı olayın etkisini çoğalmaya iyon etkisi.

Kimya [ değiştir ]

Gösterim [ değiştir ]

Tahsil durumunu gösteren [ değiştir ]

Bir eşdeğer gösterimleri demiratomu iki elektron kaybetti (Fe), olarak anılacaktır demirli .

Yazarken kimyasal formülü bir iyon için, net ücret hemen molekül / atomun kimyasal yapısında sonra üst simge yazılmıştır.Net yük büyüklüğü ile yazılmış önce işareti; yani bir çifte yüklü katyon olarak belirtilir 2+ yerine +2 . Ancak, ücret büyüklüğü tek başına yüklü moleküller / atomlar için atlanırsa; örneğin, sodyum katyonu Na olarak belirtilir ⁺ ve değildir Na ¹⁺ .

Bir alternatif (ve kabul edilebilir), birden ücretleri ile bir molekül / atom gösteren yolu birden çok kez işaretler çizerek olduğu;Bu genellikle geçiş metalleriyle birlikte görülür. Kimyagerler, bazen işareti daire; Bu sadece süs ve kimyasal anlam değiştirmez. Her üç gösterimleri Fe + 2

Şekilde gösterilen, bu şekilde, eşdeğerdir.

uranil iyonu için Karışık Romen rakamları ve şarj gösterimler. Tüm karmaşık şarj net yükün büyüklüğü ve işareti ile birlikte açı sembolü ile gösterilir ise metalin oksidasyon hali, satırın üstünde Roma rakamları olarak gösterilir.

Monatomic iyonlar bazen de Romen rakamları ile gösterilir; Örneğin, Fe + 2

, yukarıda görülen örnek, zaman zaman Fe (II) veya Fe olarak adlandırılır ^II . Romen rakamı belirtir formal oksidasyon durumuna üstsimge rakamları net yükü temsil eder ise, bir elemanın. İki gösterimler tek atomlu iyonlar için değiştirilebilir, bu yüzden, ancak Romen rakamları olamaz atomlu iyonlar uygulanabilir. Bununla birlikte, uranil iyonu, örneğin gösterildiği gibi, bir çok atomlu kompleksi ile münferit metal merkezi notasyon karıştırmak mümkündür.

Alt sınıflar [ değiştir ]

Bir iyon içeriyorsa çiftlenmemiş elektrona , bir adlandırılır kökü iyonu. Sadece yüksüz radikaller gibi, radikal iyonlar çok tepkili.Bu karbonat ve sülfat gibi oksijen içeren atomlu iyonlar, adlandırılır oksianyonları . Hidrojen bağ, en az bir karbon içeren moleküler iyonlar olarak adlandırılır organik iyonları . Bir organik iyon şarj resmi olarak karbon üzerinde merkezlenmişse, bu olarak adlandırılır karbokatyon(pozitif yüklü) veya karbanyonun (negatif yüklü ise).

Formasyon [ değiştir ]

Monatomic iyonların oluşumu [ değiştir ]

Monatomic iyonları kazanç ya da elektron kaybı ile oluşan değerlik tabakası , bir atom (en dış elektron kabuğu). Bir atomun iç kabukları sıkıca pozitif yüklü bağlı olan elektronlar ile dolu atom çekirdeğinin kimyasal etkileşim bu tür katılmak yok bu yüzden, ve. Kazanma ya da nötr atom veya molekülden elektron kaybetme süreci denir iyonlaşma .

Atomlu bombardımanı ile iyonize edilebilir radyasyon fakat karşılaşılan iyonlaşma daha olağan işlem kimyası atomlar veya moleküller arasında elektron aktarılmasıdır. Bu transfer, genellikle istikrarlı kazanımında ( "kapalı kabuk"), elektronik konfigürasyonları ile tahrik edilir.Atomlar kazanmak ya da eylem en az enerji aldığı bağlı elektronları kaybedersiniz.

Örneğin, bir sodyum atomu, Na, 2 ve 8 elektron 2 stabil, dolu iç kabukları çevresi, valans kabuk tek bir elektron alır. Bu doldurulmuş kabukları çok kararlı olduğu bir sodyum atomu işleminde bir sodyum katyonu haline ekstra elektron kaybeder ve bu dengeli konfigürasyonu elde etmek eğilimindedir

Na → Na + + e -

Diğer yandan, bir klorin atomu, CI, 8 elektron kararlı, dolu kabuk kısa biri kendi değerlik tabakası, 7 elektrona sahip. Bu durumda, bir klorin atomu eğilimi elde işlemde bir klorür anyonu haline ekstra elektron ve stabil bir 8-elektron konfigürasyonu elde:

Cl + e - → Cl -

Bu itici güç "ekstra" elektron sodyum katyon ve klorür anyonları oluşturan klor sodyum transfer edildiği bir kimyasal reaksiyon, geçmesi sodyum ve klor neden olur. Zıt bu katyonlar ve anyonlar oluşturan şarj iyonik bağlar oluşturmak üzere bir araya sodyum klorür daha yaygın sofra tuzu olarak da bilinen, NaCI.

Na + + Cl - → NaCl

Çok atomlu oluşumu ve moleküler iyonlar [ değiştir ]

Bir elektrostatik potansiyel haritasınitrat iyonu (NO ₃ ^- ). 3 boyutlu kabuk tek keyfi temsil izopotansiyelini .

Çok atomlu ve moleküler iyonlar genellikle kazanıyor ya da böyle bir proton, H olarak element iyonlarının kaybederek oluşturulan ⁺ nötr moleküllerde. Örneğin, amonyak , NH ₃ , bir proton, lH kabul ⁺ olarak adlandırılan -a proses protonasyon oluşturan -it amonyum iyonu, NH₄ ⁺ . Amonyak ve amonyum temelde aynı elektronların aynı sayıda elektronik yapılandırması , ancak amonyum bunu bir net pozitif yüke veren bir ekstra protonu vardır.

Amonyak ayrıca iyon oluşturan, bir pozitif yük kazanmak için bir elektronu kaybedebilir · NH + 

3 . Bir eksik vardır, çünkü Ancak, bu iyon, kararsız değerlik kabuğu çok reaktif hale azot atomu etrafında radikal iyonu.

Nedeniyle radikal iyonların istikrarsızlık, çok atomlu ve moleküler iyonlar genellikle kazanıyor ya da gibi element iyonları kaybetme oluşturduğu H +

yerine kazanma veya elektron kaybetme. Bu bir elektrik yükü elde edilirken istikrarlı elektronik yapılandırmasını korumak için molekülü verir.

Iyonizasyon potansiyeli [ değiştir ]

Ana madde: İyonlaşma potansiyeli

Enerji daha az net elektrik yüküne sahip bir gaz bir atom ya da molekülden en düşük enerji durumuna bir elektronu ayırmak için gerekli denir iyonizasyon potansiyeli , ya da iyonlaşma enerjisi . N, bir atomun iyonizasyon enerjisi th ayırmak için gerekli enerjidir N ilk sonra elektron inci n 1 - elektron önce ayrılmış olan.

Her ardışık iyonizasyon enerjisi son belirgin derecede daha yüksektir. Verilen herhangi bir blok sonra özellikle büyük artışlar meydana atom orbitallerinin elektron dışarı atılır. Bu nedenle, iyonlar, tam orbital blokları ile bırakın şekillerde oluşturma eğilimindedir. Örneğin, sodyum birine sahiptir valans elektronu iyonize şeklinde yaygın olarak, bir kayıp elektron bulunabilir, böylece, en dış kabuk Na +

. Iyonize şeklinde yaygın olarak, elektron elde biri olan, böylece periyodik tablonun diğer tarafında, klor, yedi valans elektronuna Cl -

. Sezyum tüm elementlerin en ölçülen bir iyonizasyon enerjisine sahip ve helyum büyük yer alır. ^[ 15 ] Genel olarak, iyonizasyon enerjisi metallerin iyonizasyon enerjisi çok daha düşüktür ametaller , genel olarak, metal elektron kaybeder yüzden, elektronlar negatif yüklü iyonları oluşturmak için kazanacaktır pozitif yüklü iyonlar ve ametaller oluştururlar.

Iyonik bağ [ değiştir ]

Ana madde: İyonik bağ

İyonik bağlar bir tür kimyasal bağlar zıt yüklü iyonların karşılıklı çekim doğmaktadır. Gibi ücretten iyonlar birbirlerini iterler ve karşıt ücretten iyonlar birbirini çeker. Bu nedenle, iyonlar genellikle kendi mevcut değil, ama bir oluşturmak için ters ücretten iyonlarıyla bağlanacak kristal kafesi . Elde edilen bileşik, bir adlandırılan iyonik bileşik ve bir arada tutulan söylenir iyonik bağlar . İyonik bileşiklerde mekansal uzantısı olan ve iyon komşuları arasındaki karakteristik mesafeler ortaya iyonlu yarıçapı tek tek iyonlar türetilebilir.

Iyonik bağlar en yaygın türü (hariç metal ve ametaller bileşiklerin görülen soy gazlar nadiren kimyasal bileşikler oluştururlar). Metal kararlı kapalı kabuk elektronik yapılandırma fazla elektron az sayıda sahip olarak karakterize edilir. Bu nedenle, onlar istikrarlı bir yapılandırmayı ulaşmak için bu ekstra elektronları kaybetmek eğilimi var. Bu özellik olarak bilinir elektropozitivite . Sigara metal, diğer taraftan, bir elektron konfigürasyonu çok sağlam yapılmış kısa birkaç elektron ihtiva ile karakterize edilir. Bu şekilde, istikrarlı bir konfigürasyonu elde etmek için daha fazla elektron almak eğilimi vardır. Bu eğilim olarak bilinir elektronegatiflik . Yüksek elektropozitif metal son derece elektronegatif ametal ile birleştirildiğinde, metal atomuna ekstra elektron elektron eksikli metal olmayan atomları aktarılır. Bu reaksiyon, metal katyonları ve oluşturmak üzere birbirine çekici metal olmayan anyonlar üreten tuzu .