Ioni

Naboj proizlazi iz broja protona i elektrona

Ako čestica ima Z protona i N_e elektrona, njezin naboj u jedinicama e jest Z − N_e. Mg²⁺ ima 12 protona i 10 elektrona; Cl⁻ ima 17 protona i 18 elektrona.

Promjena broja protona bila bi nuklearna pretvorba i stvorila bi drugi element. Tvrdnja da atom pri običnoj ionizaciji „preda proton“ zato je pogrešna.

Konfiguracija pomaže predvidjeti česte ione

Metali glavnih skupina često gube valentne elektrone i približavaju se konfiguraciji prethodnog plemenitog plina. Na → Na⁺ + e⁻ daje konfiguraciju [Ne]. Halogeni često primaju jedan elektron, primjerice Cl + e⁻ → Cl⁻.

To su trendovi, a ne pravilo koje svaki element prisiljava na samo jedan naboj. Prijelazni metali često imaju više uobičajenih ionskih stanja jer su energije orbitala ns i (n−1)d bliske.

Kation je obično manji, anion veći

Nastanak kationa smanjuje broj elektrona i ponekad uklanja cijelu vanjsku ljusku. Preostali elektroni u prosjeku su jače privučeni i polumjer se obično smanjuje.

Anion ima više elektrona i veće elektronsko odbijanje pa je obično veći od neutralnog atoma. Pri usporedbi različitih čestica ipak treba uzeti u obzir broj ljusaka i naboj jezgre.

Izoelektronske čestice nisu kemijski jednake

O²⁻, F⁻, Ne, Na⁺ i Mg²⁺ imaju po 10 elektrona, ali različit broj protona. U tom nizu rastući Z isti broj elektrona privlači snažnije i polumjer se smanjuje.

Jednaka elektronska konfiguracija može dati sličnu strukturu ljusaka, ali ne i jednaku energiju ionizacije, veličinu, reaktivnost ili interakcije s okolinom.

Višeatomski ioni i oksidacijski brojevi koriste drugi jezik

NH₄⁺, SO₄²⁻ ili NO₃⁻ nose naboj cijele skupine. Elektroni su raspoređeni u vezama više atoma i jednostavna slika „jedan atom je primio elektron“ nije uvijek dovoljna.

Naboj iona stvarni je ukupni naboj čestice. Oksidacijski broj formalna je knjigovodstvena vrijednost dodijeljena pojedinom atomu u spoju i ne mora biti jednak lokalnom fizikalnom naboju.

Okolina može snažno stabilizirati ion

Energija potrebna za nastanak izoliranog iona u plinskoj fazi nije isto što i stabilnost iona u vodi ili kristalu. U otopini se molekule otapala usmjeravaju oko naboja i daju solvatacijsku stabilizaciju; u kristalu djeluje energija rešetke.

To što je Na⁺ vrlo čest u soli i vodi ne znači da je uklanjanje elektrona izoliranom Na samo po sebi spontano. Energetska bilanca mora obuhvatiti sve korake nastanka stvarnog sustava.

Riješeni primjeri