Іони – це заряджені атоми та атомні групи. Поняття про іонні реакції та заряд іонів. Загальна та неорганічна хімія Як утворюються іони

Іони Іони

(від грец. iōn - що йде), заряджені частинки, що утворюються з атома (молекули) внаслідок втрати або приєднання одного або кількох електронів. У розчинах позитивно заряджені іони називаються катіонами, негативно заряджені іони – аніонами. Термін запропонований М. Фарадеєм у 1834 році.

ІОНи (від грец. ion - що йде), електрично заряджені частинки, що утворюються в результаті втрати або приєднання одного або декількох електронів (див.ЕЛЕКТРОН (частка)(або інших заряджених частинок) до атома, молекули, радикалу або іншого іона. Позитивно заряджені іони називаються катіонами (див.Катіон), негативно заряджені іони - аніонами (див.АНІОН). Термін запропонований М. Фарадеєм (див.ФАРАДЕЙ Майкл) 1834 р.
Іони позначають хімічний символз індексом, розташованим зверху праворуч. Індекс вказує знак і величину заряду, тобто кратність іона в одиницях заряду електрона. При втраті або придбанні атомом 1, 2, 3... електронів утворюються, відповідно, одно-, дво- та тризарядні іони (див. Іонізація (див.ІОНІЗАЦІЯ)), наприклад, Na + , Ca 2+ , Al 3+ , Cl - , SO 4 2- .
Атомні іони позначають також хімічним символом елемента з римськими цифрами, що вказують кратність іона, у разі римські цифри є спектроскопічними символами та його значення більше величини заряду на одиницю, т. е. NI означає нейтральний атом N, позначення іона NII означає одноразово заряджений іон N + , NIII означає N 2+.
Послідовність іонів різних хімічних елементів, що містять однакову кількість електронів, утворює ізоелектронний ряд.
Іони можуть входити до складу молекул речовин, утворюючи молекули завдяки іонному зв'язку (див.ІОННИЙ ЗВ'ЯЗОК). У вигляді самостійних частинок, у незв'язаному стані, іони зустрічаються у всіх агрегатних станах речовини - у газах (зокрема, в атмосфері), у рідинах (у розплавах та у розчинах), у кристалах. У рідинах, залежно від природи розчинника та розчиненої речовини, іони можуть існувати нескінченно довго, наприклад, іон Na+ у водному розчині кухонної солі NaCl. Солі у твердому стані зазвичай утворюють іонні кристали (див.ІОННІ КРИСТАЛИ). Кристалічні грати металів складаються з позитивно заряджених іонів, усередині яких знаходиться «електронний газ». Енергія взаємодії атомних іонів може бути обчислена за допомогою різних наближених методів, що враховують міжатомну взаємодію (див.МІЖАТОМНЕ ВЗАЄМОДІЯ).
Утворення іонів відбувається у процесі іонізації. Для видалення електрона з нейтрального атома чи молекули необхідно витратити певну енергію, що називається енергією іонізації. Енергія іонізації, віднесена до заряду електрона, називається іонізаційним потенціалом. Спорідненість до електрона - характеристика, протилежна енергії іонізації, і показує величину енергії зв'язку додаткового електрона негативному іоні.
Нейтральні атоми та молекули іонізуються під дією квантів оптичного випромінювання, рентгенівського та g-випромінювання, електричного поля при зіткненні з іншими атомами, частинками тощо.
У газах іони утворюються в основному під дією ударів частинок великої енергії або при фотоіонізації під дією ультрафіолетових, рентгенівських та g-променів (див. Іонізуючі випромінювання (див.ІОНІЗУЮЧІ ВИПРОМІНЮВАННЯ)). Іони, що утворилися таким шляхом, у звичайних умовах недовговічні. При високій температурі іонізація атомів та іонів (термічна іонізація, тобто термічна дисоціація з відділенням електрона) може відбуватися також як рівноважний процес (див.РІВНОВЕСНИЙ ПРОЦЕС), У якому ступінь іонізації зростає з підвищенням температури та зі зниженням тиску. Газ переходить у стан плазми (див.ПЛАЗМА).
Іони у газах відіграють велику роль у багатьох явищах. В природних умовахіони утворюються повітря під дією космічних променів, сонячного випромінювання чи електричного розряду (блискавки). Присутність іонів, їхній вигляд і концентрація впливають на багато фізичних властивостей повітря, на його фізіологічну активність.

Енциклопедичний словник. 2009 .

Дивитися що таке "іони" в інших словниках:

ІОНИ- (Від грец. Іон ідучий, мандрівний), атоми або хім. радикали, що несуть електричні заряди. І з т о р і я. Як встановив уперше Фарадей (Faraday), проведення електричного струму в розчинах пов'язане з пересуванням матеріальних частинок, що несуть… Велика медична енциклопедія

ІОНИ, електрично заряджені частинки, що утворюються з атома (молекули) внаслідок втрати або приєднання одного або кількох електронів. Позитивно заряджені іони називаються катіонами, негативно заряджені іони аніонами. Сучасна енциклопедія

іони- - Електрично заряджені атоми або молекули. Загальна хімія: підручник / А. В. Жолнін Іони – електрично заряджені частинки, що виникають при втраті або приєднанні електронів атомами, молекулами та радикалами. Словник з аналітичної хімії. Хімічні терміни

Продукти розкладання будь-якого тіла за допомогою електролізу. Словник іноземних слів, що увійшли до складу російської мови Чудінов А.М., 1910. Словник іноземних слів російської мови

Іон (грец. ιόν «ідучий») електрично заряджена частка (атом, молекула), що утворюється, зазвичай, внаслідок втрати або приєднання одного або кількох електронів атомами або молекулами. Заряд іона кратний заряду електрона. Поняття та… … Вікіпедія

Іони- (від грецького ion, що йде) електрично заряджені частинки, що утворюються при втраті або приєднанні електронів (або інших заряджених частинок) атомами або групами атомів (молекули, радикали та ін.). Поняття та термін іони ввів у 1834 році. Енциклопедичний словник з металургії

- (від грец. що йде), одноатомні або багатоатомні частинки, що несуть електрич. напр. Н+, Li+, Аl3+, NH4+, F, SO42. Позитивні І. називають катіонами (від грец. kation, що буквально йде вниз), негативні а н і о н а м і (від грец. anion, ... Хімічна енциклопедія

- (від грец. Іон що йде) електрично заряджені частинки, що утворюються при втраті або приєднанні електронів (або інших заряджених частинок) атомами або групами атомів. Такими групами атомів можуть бути молекули, радикали чи інші І.… Велика Радянська Енциклопедія

іони- Фіз. частинки, що несуть позитивний чи негативний заряд. Позитивно заряджені іони несуть менше електронів, ніж належить, а негативні більше. Універсальний додатковий практичний тлумачний словникІ. Мостицького

- (Фіз.) За термінологією, введеною в вчення про електрику знаменитим Фарадеєм, тіло, що піддається розкладу дією на нього гальванічного струму, називається електролітом, розкладання таким шляхом електролізом, а продукти розкладання іонами. Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

Іон- одноатомна або багатоатомна електрично заряджена частка речовини, що утворюється внаслідок втрати або приєднання атомом у складі молекули одного або кількох електронів.

Заряд іона кратний заряду електрона. Поняття і термін «іон» ввів у 1834 Майкл Фарадей, який, вивчаючи дію електричного струму на водні розчини кислот, лугів і солей, припустив, що електропровідність таких розчинів обумовлена ​​рухом іонів. Позитивно заряджені іони, що рухаються у розчині до негативного полюса (катоду), Фарадей назвав катіонами, а негативно заряджені, що рухаються до позитивного полюса (аноду) - аніонами.

Властивості іонів визначаються:

1) знаком та величиною їх заряду;
2) будовою іонів, тобто розташуванням електронів та міцністю їх зв'язків, причому особливо важливі зовнішні електрони;
3) їх розмірами, що визначаються радіусом орбіти зовнішнього електрона.
4) міцністю електронної оболонки (деформованістю іонів).

У вигляді самостійних частинок іони зустрічаються у всіх агрегатних станах речовини: у газах (зокрема, в атмосфері), у рідинах (у розплавах та розчинах), у кристалах та у плазмі (зокрема, у міжзоряному просторі).

Будучи хімічно активними частинками, іони вступають у реакції з атомами, молекулами та між собою. У розчинах іони утворюються внаслідок електролітичної дисоціації та зумовлюють властивості електролітів.

Число елементарних електричних зарядів у іонів у розчинах майже завжди збігається з валентністю даного атома чи групи; газові іони можуть мати інше число елементарних зарядів. Під впливом досить енергійних впливів (висока температура, випромінювання високої частоти, електрони великої швидкості) можуть утворитися позитивні іони з різним числом електронів, до голих ядер. Позитивні іони позначаються знаком + (плюс) або точкою (наприклад, Mg***, Al +++), негативні знаком – (мінус) або знаком "(Сl - , Br"). Число знаків позначає кількість надлишкових елементарних зарядів. Найчастіше утворюються іони із стійкими зовнішніми електронними оболонками, що відповідають оболонці благородних газів. Іони, з яких побудовані кристали, і іони, що зустрічаються в розчинах і розчинниках з високими постійними діелектричними, належать переважно до цього типу, наприклад лужні і лужноземельні метали, галоїди і т. д. Втім зустрічаються і т. н. перехідні іони, які мають зовнішні оболонки містять від 9 до 17 електронів; ці іони можуть переходити порівняно легко в іони іншого типу і значущості (наприклад, Fe - - , Сі" і т.д.).

Хімічні та фізичні властивості

Хімічні та фізичні властивості іонів різко відрізняються від властивостей нейтральних атомів, нагадуючи у багатьох відношеннях властивості атомів інших елементів, що мають також число електронів і ту саму зовнішню електронну оболонку (напр. К" нагадує Ar, F"-Ne). Прості іони, як свідчить хвильова механіка, мають сферичну форму. Розміри іони характеризуються величиною їх радіусів, які можуть бути визначені емпірично за даними рентгенівського аналізу кристалів (Гольдшмідт) або теоретично обчислені методами хвильової механіки (Паулііг) або статистики (Фермі). Результати, отримані обома методами, дають цілком задовільний збіг. Цілий ряд властивостей кристалів та розчинів визначається радіусами іонів, з яких вони складаються; у кристалів цими властивостями є енергія кристалічних ґрат і значною мірою її тип; у розчинах іонів поляризують і притягують молекули розчинника, утворюючи оболонки змінного складу, ця поляризація та міцність зв'язку між іонами та молекулами розчинника визначаються майже виключно радіусами та зарядами іонів. Наскільки взагалі сильна дія поля іонів на молекули розчинника, показують обчислення Цвіккі, який виявив, що молекули води знаходяться поблизу іонів під тиском близько 50.000 атм. Міцність (деформованість) зовнішньої електронної оболонки залежить від ступеня зв'язаності зовнішніх електронів та обумовлює головним чином оптичні властивостііонів (кольоровість, рефракція). Втім, кольоровість іонів пов'язана також і з утворенням іонів різних сполук з молекулами розчинника. Теоретичні обчислення ефектів, пов'язаних з деформацією електронних оболонок, більш скрутні та менш наділені, ніж обчислення сил взаємодії між іонами. Причини утворення іонів у розчинах достеменно невідомі; найбільш правдоподібною є думка, що молекули розчинних речовин розриваються на іони молекулярним нулем розчинника; гетерополярні, т. е. побудовані з іонів кристали дають при розчиненні відразу іони. Значення молекулярного поля розчинника підтверджується як паралелізм між величиною діелектричної постійної розчинника, що є приблизним мірилом напруги його молекулярного поля, і ступенем дисоціації (правило Нернста-Томсона, експериментально підтверджене Вальденом). Однак іонізація відбувається і в речовинах з малими постійними діелектричними, але тут розчиняються переважно електроліти, що дають комплексні іонні. Комплекси утворюються іноді з іонів речовини, що розчиняється, іноді розчинник також бере участь в їх утворенні. Для речовин з малими діелектричними постійними характерно також утворення комплексних іонів при додаванні електролітів, наприклад (З 2 Н 5)0Вг 3 дає при змішуванні з хлороформом провідну
систему. Зовнішньою ознакою утворення комплексних іонів є т.з. аномальна електропровідність, при якій графік, що зображує залежність молярної електропровідності від розведення, дає максимум в області концентрованих розчинів і мінімум при подальшому розведенні.

Номенклатура Згідно з хімічною номенклатурою, назва катіону, що складається з одного атома, збігається з назвою елемента, наприклад, Na + називається натрій-іоном, іноді додають у дужках заряд, наприклад, назва катіону Fe 2+ - залізо(II)-іон. Назва складається з одного атома аніону утворюється з кореня латинської назви елемента та суфікса. -ід/-ід», Наприклад, F - називається фторид-іоном.

Іони (від грец. ion - що йде), електрично заряджені частинки, що утворюються в результаті втрати або приєднання одного або декількох електронів (або інших заряджених частинок) до атома, молекули, радикалу або іншого іона. Позитивно заряджені іони називаються катіонами, негативно заряджені іони-аніонами. Термін запропонований М. Фарадеєм у 1834 р.

Іони позначають хімічним символом з індексом, розташованим зверху праворуч. Індекс вказує знак і величину заряду, тобто кратність іона в одиницях заряду електрона. При втраті або придбанні атомом 1, 2, 3... електронів утворюються, відповідно, одно-, дво- і тризарядні іони (див. Іонізація), наприклад, Na + , Ca 2+ , Al 3+ , Cl - , SO 4 2 - .

Атомні іони позначають також хімічним символом елемента з римськими цифрами, що вказують кратність іона, у разі римські цифри є спектроскопічними символами та його значення більше величини заряду на одиницю, т. е. NI означає нейтральний атом N, позначення іона NII означає одноразово заряджений іон N + , NIII означає N 2+.

Послідовність іонів різних хімічних елементів, що містять однакову кількість електронів, утворює ізоелектронний ряд.

Іони можуть входити до складу молекул речовин, утворюючи молекули завдяки іонному зв'язку. У вигляді самостійних частинок, у незв'язаному стані, іони зустрічаються у всіх агрегатних станах речовини - у газах (зокрема, в атмосфері), у рідинах (у розплавах та у розчинах), у кристалах. У рідинах, залежно від природи розчинника та розчиненої речовини, іони можуть існувати нескінченно довго, наприклад, іон Na+ у водному розчині кухонної солі NaCl. Солі у твердому стані зазвичай утворюють іонні кристали. Кристалічні грати металів складаються з позитивно заряджених іонів, усередині яких знаходиться «електронний газ». Енергія взаємодії атомних іонів можна обчислити з допомогою різних наближених методів, враховують межатомное взаємодія .

Утворення іонів відбувається у процесі іонізації. Для видалення електрона з нейтрального атома чи молекули необхідно витратити певну енергію, що називається енергією іонізації. Енергія іонізації, віднесена до заряду електрона, називається іонізаційним потенціалом. Спорідненість до електрона - характеристика, протилежна енергії іонізації, і показує величину енергії зв'язку додаткового електрона негативному іоні.

Нейтральні атоми та молекули іонізуються під дією квантів оптичного випромінювання, рентгенівського та g-випромінювання, електричного поля при зіткненні з іншими атомами, частинками тощо.

У газах іони утворюються в основному під дією ударів часток великої енергії або при фотоіонізації під дією ультрафіолетових, рентгенівських та g-променів (див. Іонізуючі випромінювання). Іони, що утворилися таким шляхом, у звичайних умовах недовговічні. При високій температурі іонізація атомів та іонів (термічна іонізація, тобто термічна дисоціація з відділенням електрона) може відбуватися також як рівноважний процес, в якому ступінь іонізації зростає з підвищенням температури та зниженням тиску. Газ переходить у стан плазми .

Іони у газах відіграють велику роль у багатьох явищах. У природних умовах іони утворюються повітря під дією космічних променів, сонячного випромінювання чи електричного розряду (блискавки). Присутність іонів, їхній вигляд і концентрація впливають на багато фізичних властивостей повітря, на його фізіологічну активність.

Багатоатомні частинки, що несуть електричний заряд. Заряд іона кратний елементарному електричному заряду і завжди цілий. Заряд одноатомного іона хімічного елементапо числу та знаку збігається зі ступенем окиснення цього елемента; заряд багатоатомного іона дорівнює алгебраїчній сумі ступенів окиснення елементів з урахуванням їх числа атомів. Позитивно заряджені іони (наприклад, К + , Са 2+ , ΝΗ + 4) називають катіонами (від грецького κατιών - що йде вниз), негативно заряджені іони (наприклад, Сl - , SO 4 2- , СН 3 СОО -) - ан від грецького ανιών - хто йде вгору). Процес утворення іонів називається іонізацією. Терміни «іон», «катіон» та «аніон» ввів у 1834 році М. Фарадей, який вивчав дію електричного поля на водні розчини різних хімічних сполук. У постійному електричному полікатіони переміщуються до негативно зарядженого електрода (катода), аніони - до позитивно зарядженого електрода (анода).

У вигляді самостійних частинок іони можуть існувати у всіх агрегатних станах речовини: у газах (дивись Іони в газах, Іони в атмосфері), у кристалах (дивись Іонні кристали), у плазмі, у рідинах – у розплавах (дивись Іонні рідини) та у розчинах (Дивися Електролітична дисоціація). Іони є структурними одиницямихімічних сполук з іонним хімічним зв'язком. Такі сполуки у твердому стані, розплавах та розчинах складаються з катіонів та аніонів; наприклад, хлорид натрію NaCl - з катіонів Na + та аніонів Cl - , ацетат калію СН 3 СООК - з катіонів К + та аніонів СН3СОО - . Деякі сполуки з полярним ковалентним зв'язком (наприклад, хлороводень НСl) при розчиненні у воді та інших полярних розчинниках дисоціюють на іони. Залежно від природи розчинника і розчиненої речовини, що містяться в розчинах іони, можуть взаємодіяти з молекулами розчинника, в результаті чого навколо іонів формуються сольватні оболонки, або знаходитися досить близько, утворюючи іонні пари.

Іони утворюються при відриві електронів від атомів і молекул, що знаходяться в газовій фазі (при цьому витрачається енергія іонізації), або в результаті приєднання електронів до таких атомів і молекул (енергія, що витрачається або при цьому вивільняється, - спорідненість атома або молекули до електрона). До утворення іонів призводить також приєднання іона простого складу до нейтральної молекули або іншого іона. Наприклад, при приєднанні іона Н + до молекули води Н 2 О виходить іон гідроксонію Н 3 О + . Можливе утворення іонів при руйнуванні молекул внаслідок термічного чи радіаційного впливу. При утворенні іона завжди зберігається сумарний початковий заряд частинок, що беруть участь у цьому процесі (якщо іони утворилися з нейтральних атомів або молекул, то сумарний заряд усіх іонів дорівнює нулю). Деякі молекули, що знаходяться в розчинах або кристалах, залишаючись електронейтральними, містять у різних ділянках протилежно заряджені групи (дивись Цвіттер-іони). Комплекс, що складається з кількох нейтральних атомів або молекул та іонів, – кластерний іон.

Хімічні реакції в розчині (або розплаві) за участю іонних сполук обумовлені переміщенням іонів у цьому середовищі та утворенням нових нейтральних частинок або більш складних іонів. У живих організмах іони беруть участь у різних обмінних процесах, регуляції м'язових скорочень, передачі нервових імпульсіві т.д. (дивись, наприклад, у статті Іонні насоси).

Літ.: Хрестів Г. А. Термодинаміка іонних процесів у розчинах. Л., 1984.