Mini-kurzus
Ionok
Az ion olyan atom vagy atomcsoport, amelyben a protonok és elektronok száma nem egyenlő, ezért nettó elektromos töltése van. Elektron leadásakor kation, elektron felvételekor anion keletkezik; a szokásos kémiai ionizáció a protonszámot nem változtatja meg.
A töltés kiszámítása
Z=17, tehát klór. Egy elektronnal több van, mint proton, ezért a töltés −1: Cl⁻. A tömegszám A=17+20=37.
Miért képeznek az atomok ionokat?
Az ionképződés energetikáját az ionizációs energia, elektronaffinitás és a környezet stabilizáló hatása együtt szabja meg. A Na atom elektronleadása önmagában energiát igényel, de egy NaCl-kristály kialakulásakor az ionrács elektrosztatikus stabilizációja az egész folyamatot kedvezővé teheti. Ezért nem helyes az ionképződést egyetlen „oktettvágyra” visszavezetni.
Egyszerű és többatomos ionok
Egyatomos ion például Ca²⁺ vagy O²⁻. Többatomos ionban a töltés egy kovalensen összekapcsolt atomcsoport egészéhez tartozik, például NH₄⁺, NO₃⁻ vagy SO₄²⁻. A csoporton belüli kötés és a más ionokkal kialakuló elektrosztatikus kölcsönhatás egyszerre fontos.
Ionsugár
Kationképződéskor az elektronok száma csökken, gyakran egy teljes külső héj is eltűnik, miközben ugyanannyi proton vonzza a megmaradó elektronokat; a kation ezért rendszerint kisebb a semleges atomnál. Anionképződéskor nő az elektron–elektron taszítás, így az anion általában nagyobb.
Izoelektronos sorozatok
Ha több ionnak azonos az elektronszáma, a nagyobb protonszám erősebben húzza össze ugyanazt az elektronfelhőt. O²⁻, F⁻, Ne, Na⁺ és Mg²⁺ mind 10 elektront tartalmaz; a sugár a növekvő Z irányában általában csökken. Ez jó példa arra, hogy a töltésjel önmagában nem elég a méret megjóslásához.
Ionok oldatban
Vízben az ionokat poláris vízmolekulák veszik körül. A hidratáció stabilizálja a töltéseket és befolyásolja az oldhatóságot, a reakciósebességet és az ionok mozgását. Elektrolitoldat azért vezet áramot, mert a pozitív és negatív ionok elektromos térben ellentétes irányba vándorolhatnak.
Töltésmegmaradás reakciókban
Ionokkal írt reakcióegyenletben a teljes töltésnek mindkét oldalon azonosnak kell lennie. A nettó ionegyenlet felírásakor a változatlan nézőionokat elhagyhatjuk, de az atomok és az elektromos töltés mérlege akkor is kötelező ellenőrzés. Ez gyakran gyorsabban leleplezi a hibát, mint a képlet puszta szemrevételezése.
Próbáld ki
Hány proton és elektron van egy ⁴⁰Ca²⁺ ionban, ha a kalcium rendszáma 20?
Megoldás
20 proton. A +2 töltés azt jelenti, hogy kettővel kevesebb elektron van: 18 elektron.