Ionty jsou nabité atomy a atomové skupiny. Koncept iontových reakcí a náboje iontů

Poprvé byl v roce 1834 zaveden termín "ion", ve kterém byly oceněny Michael Faraday. Po studiu vlivu elektrického proudu na roztoky solí, zásad a kyselin dospěl k závěru, že obsahují částice, které mají určitý náboj. Faradayovy kationty nazývaly ionty, které se v elektrickém poli přesunuly na katodu, která má záporný náboj. Anionty jsou negativně nabité ne-elementární iontové částice, které se v elektrickém poli pohybují směrem k plusové anodě.

Tato terminologie se nyní používá a částice jsou dále zkoumány, což nám umožňuje zvážit chemickou reakci v důsledku elektrostatické interakce. Mnoho reakcí pokračuje podle této zásady, která umožnila pochopit jejich průběh a zvolit katalyzátory a inhibitory k urychlení jejich průběhu ak inhibici syntézy. Také bylo známo, že mnoho látek, zejména v roztoku, jsou vždy ve formě iontů.

Názvosloví a klasifikace iontů

Ionty jsou nabité atomy nebo skupiny atomů, které během chemické reakce ztratily nebo získaly elektrony. Oni tvoří vnější vrstvy atomu a mohou být ztraceny kvůli nízké síle gravitace jádra. Následkem oddělení elektronu je kladný iont. Také, pokud má atom silný nukleární náboj a úzký elektronový obal, jádro je akceptorem dalších elektronů. Výsledkem je tvorba negativní iontové částice.

Samotné ionty nejsou jen atomy s nadbytečnou nebo nedostatečnou elektronovou skořápkou. Může to být skupina atomů. V přírodě nejčastěji existují přesně skupinové ionty přítomné v řešeních, biologických tekutinách těl organismů a v mořské vodě. Existuje obrovský počet typů iontů, jejichž jména jsou zcela tradiční. Kationty jsou iontové částice, které jsou kladně nabité, a negativně nabité ionty jsou anionty. V závislosti na složení jsou volány odlišně. Například kation sodíku, kation cesia a další. Anionty jsou volány odlišně, protože nejčastěji se skládají z mnoha atomů: síranový anion, ortofosfátový anion a další.

Mechanismus tvorby iontů

Chemické prvky ve sloučeninách jsou zřídka elektricky neutrální. To znamená, že jsou téměř nikdy ve stavu atomů. Ve vzdělávání kovalentní vazba, který je považován za nejčastější, mají atomy také určitý náboj a elektronová hustota se posune podél vazeb uvnitř molekuly. Avšak iontový náboj zde není tvořen, protože energie kovalentní vazby je menší než ionizační energie. Proto i přes různou elektroonegativitu, některé atomy nemohou zcela přitáhnout elektrony vnější vrstvy ostatních.

Při iontových reakcích, kde je rozdíl v elektroegativitě mezi atomy dostatečně velký, může jeden atom vzít elektrony vnější vrstvy z jiného atomu. Poté je vytvořený odkaz silně polarizován a přerušený. Vynaložená energie, která vytváří iontový náboj, se nazývá ionizační energie. Pro každý atom je odlišný a je uveden v standardních tabulkách.

Ionizace je možná pouze v případě, kdy atom nebo skupina atomů je schopna buď darovat elektrony, nebo přijímat je. Nejčastěji se to vyskytuje u krystalů roztoku a soli. Křišťálová mřížka obsahuje také téměř nehybné nabité částice, které neobsahují kinetické energie. A protože neexistuje možnost pohybu v krystalu, reakce iontů se nejčastěji vyskytuje v roztoku.

Iony ve fyzice a chemii

Fyzici a chemici aktivně studují ionty z několika důvodů. Nejprve jsou tyto částice přítomny ve všech známých agregativní stavy hmoty. Za druhé, může být měřena energie oddělení elektronů od atomu, aby byla použita v praktických činnostech. Za třetí, v krystalech a roztokech se ionty chovají jinak. A za čtvrté, ionty umožňují provádět elektrický proud a fyzikálně-chemické vlastnosti roztoků se liší v závislosti na koncentraci iontů.

Ionické reakce v roztoku

Samotná řešení a krystaly by měly být zvažovány podrobněji. V krystalech solí jsou odděleně umístěny pozitivní ionty, například kationty sodíku a negativní chloridové anionty. Krystalová struktura je úžasná: vzhledem k síle elektrostatické přitažlivosti a odpudivosti jsou ionty speciálně orientovány. V případě chlorid sodný tvoří takzvanou diamantovou krystalovou mřížku. Zde je každý kation sodíku obklopen 6 chloridovými anionty. Na druhé straně každý chloridový anion obklopuje 6 chlorových aniontů. Z tohoto důvodu je to jednoduché sůl a ve studené a horké vodě se rozpouští téměř ve stejné rychlosti.

V roztoku není také žádná pevná molekula chloridu sodného. Každý z iontů je obklopen dipoly vody a chaoticky se pohybuje v tloušťce. Přítomnost nábojů a elektrostatické interakce vede k tomu, že roztoky slané vody zmrazí při teplotě mírně nižší než nula a vaří při teplotě nad 100 stupňů. Kromě toho, pokud jsou v roztoku jiné látky, které mohou vstoupit do chemické vazby, pak se reakce nevyskytuje za účasti molekul, ale iontů. To vytvořilo doktrínu o uskutečnění chemické reakce.

Produkty, které jsou získány na konci, se během interakce nevyskytují okamžitě, ale postupně se syntetizují z meziproduktů. Studium iontů umožnilo pochopit, že reakce probíhá přesně podle principů elektrostatických interakcí. Jejich výsledkem je syntéza iontů, které elektrostaticky interagují s jinými ionty a vytvářejí konečný produkt rovnovážné reakce.

Shrnutí

Taková částicka jako iont je elektricky nabitý atom nebo skupina atomů, která se získává během ztráty nebo získávání elektronů. Nejjednodušší iont je vodík: pokud ztratí jeden elektron, je to jen jádro s nábojem +1. Způsobuje kyselé prostředí roztoků a médií, které jsou důležité pro fungování biologických systémů a organismů.

Iony mohou mít pozitivní i negativní náboje. Kvůli tomu dochází v roztoku k tomu, že každá částice vstupuje do elektrostatické interakce s dipoly vody, což také vytváří podmínky pro život a přenos signálu buňkami. Navíc se iontová technologie dále vyvíjí. Například byly vytvořeny iontové motory, které už vybavily 7 vesmírných misí NASA.