आयन

आयन तब बनता है जब प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन की संख्या बराबर नहीं रहती। नाभिक की पहचान बदले बिना इलेक्ट्रॉन खोने से धनायन और इलेक्ट्रॉन पाने से ऋणायन बनता है।

आवेश की गिनती

यदि किसी प्रजाति में N_p प्रोटॉन और N_e इलेक्ट्रॉन हैं, तो मूल आवेशों में शुद्ध आवेश संख्या z = N_p − N_e है। 11 प्रोटॉन और 10 इलेक्ट्रॉन देने पर z = +1, इसलिए Na⁺। 17 प्रोटॉन और 18 इलेक्ट्रॉन देने पर z = −1, इसलिए Cl⁻। इलेक्ट्रॉन बदलने से तत्व नहीं बदलता; तत्व की पहचान Z यानी प्रोटॉन संख्या से तय होती है।

धनायन और ऋणायन क्यों बनते हैं

परमाणु इलेक्ट्रॉन खो या पा सकते हैं जब इससे कुल तंत्र की ऊर्जा कम होती है। मुख्य-समूह रसायन में संयोजक इलेक्ट्रॉन महत्वपूर्ण संकेत देते हैं, लेकिन हर परमाणु को केवल निष्क्रिय गैस जैसा बनने की इच्छा देना अत्यधिक सरल मॉडल है। आयनीकरण ऊर्जा, इलेक्ट्रॉन बंधुता, जालक ऊर्जा, विलयन और बंधन सभी वास्तविक स्थिरता में योगदान देते हैं।

बहुपरमाणुक आयन

NH₄⁺, SO₄²⁻ और NO₃⁻ जैसे आयनों में आवेश पूरे समूह का होता है। सूत्र में उपसूचक परमाणुओं की संख्या बताते हैं, जबकि ऊपरी आवेश कुल विद्युत आवेश। CaCl₂ में Ca²⁺ और दो Cl⁻ मिलकर कुल आवेश शून्य करते हैं।

आइसोइलेक्ट्रॉनिक श्रृंखला

O²⁻, F⁻, Ne, Na⁺ और Mg²⁺ सभी में 10 इलेक्ट्रॉन हैं, लेकिन प्रोटॉन संख्या 8 से 12 तक बढ़ती है। समान इलेक्ट्रॉन संख्या पर अधिक Z इलेक्ट्रॉन बादल को अधिक आकर्षित करता है, इसलिए सामान्यतः त्रिज्या O²⁻ से Mg²⁺ की ओर घटती है।

आयनिक त्रिज्या

एक ही तत्व का धनायन प्रायः तटस्थ परमाणु से छोटा होता है क्योंकि इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण घटता है और कभी-कभी बाहरी आवरण पूरी तरह हट जाता है। ऋणायन प्रायः बड़ा होता है। क्रिस्टल में आयनिक त्रिज्या एक प्रभावी संरचनात्मक राशि है; समन्वय संख्या और ऑक्सीकरण अवस्था भी मान को प्रभावित करते हैं।

आयन बनाते समय इलेक्ट्रॉन विन्यास

मुख्य-समूह धनायन बनाते समय बाहरीतम n स्तर के इलेक्ट्रॉन सामान्यतः पहले हटते हैं। संक्रमण धातुओं में भी इलेक्ट्रॉन हटाने का क्रम केवल लिखित Aufbau क्रम का उल्टा नहीं होता; उदाहरणतः 4s इलेक्ट्रॉन अक्सर 3d से पहले निकलते हैं क्योंकि आयन बनने पर कक्षकीय ऊर्जा क्रम बदलता है।

इसलिए आयन का इलेक्ट्रॉन विन्यास हमेशा तटस्थ परमाणु के प्रतीक से केवल अंतिम अंक काटकर नहीं बनाना चाहिए। कुल इलेक्ट्रॉन संख्या गिनें और ज्ञात ऊर्जा क्रम/प्रयोगात्मक विन्यास से जाँचें।

आयनीकरण और वियोजन में अंतर

NaCl(s) के पानी में घुलने पर पहले से उपस्थित Na⁺ और Cl⁻ अलग होकर hydrated आयन बनते हैं; इसे वियोजन कहना अधिक सटीक है। HCl जैसे आणविक पदार्थ का पानी में आयन बनाना अलग प्रक्रिया है। दोनों को केवल 'आयन बन गए' कहने से रासायनिक तंत्र का अंतर छिप जाता है।

अभ्यास

Cl⁻

17 प्रोटॉन और 18 इलेक्ट्रॉन।

हल: z = 17 − 18 = −1, इसलिए Cl⁻।

Mg²⁺

12 प्रोटॉन और 10 इलेक्ट्रॉन।

हल: z = +2, इसलिए Mg²⁺।

आकार तुलना

Ne, Na⁺ और Mg²⁺ में कौन सबसे छोटा?

हल: सभी में 10 इलेक्ट्रॉन हैं; Mg²⁺ में सबसे अधिक प्रोटॉन हैं, इसलिए सामान्यतः उसकी त्रिज्या सबसे छोटी है।