Ionty

Náboj vychází z počtu protonů a elektronů

Má-li částice Z protonů a N_e elektronů, její náboj v jednotkách e je Z − N_e. Mg²⁺ má 12 protonů a 10 elektronů; Cl⁻ má 17 protonů a 18 elektronů.

Změna počtu protonů by byla jaderná přeměna a vytvořila by jiný prvek. Tvrzení, že atom při běžné ionizaci „odevzdá proton“, je proto chybné.

Konfigurace pomáhá předpovídat běžné ionty

Kovy hlavních skupin často ztrácejí valenční elektrony a přibližují se konfiguraci předchozího vzácného plynu. Na → Na⁺ + e⁻ vede ke konfiguraci [Ne]. Halogeny často přijímají jeden elektron, například Cl + e⁻ → Cl⁻.

Jde o trendy, ne o pravidlo nutící každý prvek k jedinému náboji. Přechodné kovy mívají více běžných iontových stavů, protože energie orbitalů ns a (n−1)d jsou blízké.

Kation bývá menší, anion větší

Vznik kationtu sníží počet elektronů a někdy odstraní celou vnější slupku. Zbývající elektrony jsou v průměru silněji přitahovány a poloměr se obvykle zmenší.

Anion má více elektronů a větší elektronové odpuzování, proto bývá větší než neutrální atom. Při porovnání různých částic však musíme zohlednit počet slupek i náboj jádra.

Izoelektronové částice nejsou chemicky totožné

O²⁻, F⁻, Ne, Na⁺ a Mg²⁺ mají po 10 elektronech, ale rozdílné počty protonů. V této řadě rostoucí Z přitahuje stejný počet elektronů silněji a poloměr klesá.

Stejná elektronová konfigurace může dát podobnou strukturu slupek, ne však stejnou ionizační energii, velikost, reaktivitu ani interakce s okolím.

Víceatomové ionty a oxidační čísla používají jiný jazyk

NH₄⁺, SO₄²⁻ nebo NO₃⁻ nesou náboj celé skupiny. Elektrony jsou rozloženy ve vazbách více atomů a jednoduchý obraz „jeden atom získal elektron“ nemusí stačit.

Náboj iontu je skutečný celkový náboj částice. Oxidační číslo je formální účetní hodnota přiřazená jednotlivým atomům ve sloučenině a nemusí odpovídat lokálnímu fyzickému náboji.

Okolí může ion silně stabilizovat

Energie potřebná k vytvoření izolovaného iontu v plynné fázi není totéž co stabilita iontu ve vodě nebo v krystalu. V roztoku se molekuly rozpouštědla orientují kolem náboje a poskytují solvatační stabilizaci; v krystalu působí mřížková energie.

To, že je Na⁺ běžný v soli a vodě, tedy neznamená, že odebrání elektronu izolovanému Na je samo o sobě samovolné. Energetická bilance musí zahrnout všechny kroky vzniku skutečného systému. Při zápisu iontové rovnice je navíc nutné zachovat nejen počet atomů, ale i celkový elektrický náboj na obou stranách; kontrola náboje je stejně důležitá jako kontrola stechiometrie.

Řešené příklady