Не так много людей хорошо разбираются в различных терминах, теориях и законах физики и химии. А некоторые, может быть, только приступают к изучению этих дисциплин. Поэтому определенные понятия могут быть неизвестными или забытыми. Например, слово "ион" знакомо очень многим людям, однако, давайте вспомним, что такое ион и какими свойствами он обладает.
Что представляет собой ион
Слово и понятие "ион" пришло к нам из древнегреческого языка и переводится как "идущее". Ион представляет собой заряженную частицу. Следовательно, ион может иметь как положительный, так и отрицательный заряд. Заряженной частицей может быть как атом, так и молекула или свободный радикал. Заряд при этом кратен заряду электрона.
В свободном состоянии ионы встречаются повсюду в любом агрегатном состоянии вещества. Их можно найти в газах, жидкостях, сплавах, кристаллах и плазме.
Если ион отрицательный, то его называют анионом, а положительный же заряд называют катионом. Эти названия были введены ученым Майклом Фарадеем, который открыл ионы.
Термин "ион" также был введен физиком и химиком Майклом Фарадеем в 1834 году, когда он изучал воздействие электрического тока на различные водные растворы. Именно тогда он сделал вывод, что электропроводность различных щелочных, кислотных и солевых растворов зависит от движения особых частиц, которые он назвал ионами и разделил на положительные и отрицательные по заряду.
Ионы имеют несколько основных физических свойств:
- Ионы являются активными веществами и взаимодействуют с атомами, молекулами, свободными радикалами и такими же ионами. Они участвуют во множестве различных реакций.
- В электрическом поле ионы переносят электричество к нужным электродам с противоположным зарядом.
- В живых организмах ионы играют также огромную роль, проводя нервные импульсы.
- Ионы могут выступать в качестве катализатора или промежуточных частиц в химических реакциях.
- Ионные реакции в электролитических растворах происходят мгновенно;
- Положительные ионы водорода являются в физике протонами. Протоны и нейтроны образуют все ядра атомов. Получить такой протон можно ионизацией атома водорода.
Вы также можете прочесть наш полезный раздел
Многоатомные частицы, несущие электрический заряд. Заряд иона кратен элементарному электрическому заряду и всегда целочисленный. Заряд одноатомного иона химического элемента по числу и знаку совпадает со степенью окисления этого элемента; заряд многоатомного иона равен алгебраической сумме степеней окисления элементов с учётом числа их атомов. Положительно заряженные ионы (например, К + , Са 2+ , ΝΗ + 4) называют катионами (от греческого κατιών - идущий вниз), отрицательно заряженные ионы (например, Сl - , SO 4 2- , СН 3 СОО -) - анионами (от греческого ανιών - идущий вверх). Процесс образования ионов называется ионизацией. Термины «ион», «катион» и «анион» ввёл в 1834 году М. Фарадей, изучавший действие электрического поля на водные растворы различных химических соединений. В постоянном электрическом поле катионы перемещаются к отрицательно заряженному электроду (катоду), анионы - к положительно заряженному электроду (аноду).
В виде самостоятельных частиц ионы могут существовать во всех агрегатных состояниях вещества: в газах (смотри Ионы в газах, Ионы в атмосфере), в кристаллах (смотри Ионные кристаллы), в плазме, в жидкостях - в расплавах (смотри Ионные жидкости) и в растворах (смотри Электролитическая диссоциация). Ионы являются структурными единицами химических соединений с ионной химической связью. Такие соединения в твёрдом состоянии, расплавах и растворах состоят из катионов и анионов; например, хлорид натрия NaCl - из катионов Na + и анионов Cl - , ацетат калия СН 3 СООК - из катионов К + и анионов СН3СОО - . Некоторые соединения с полярной ковалентной связью (например, хлороводород НСl) при растворении в воде и других полярных растворителях диссоциируют на ионы. В зависимости от природы растворителя и растворённого вещества, содержащиеся в растворах ионы, могут либо взаимодействовать с молекулами растворителя, в результате чего вокруг ионов формируются сольватные оболочки, либо находиться достаточно близко, образуя ионные пары.
Ионы образуются при отрыве электронов от атомов и молекул, находящихся в газовой фазе (при этом расходуется энергия ионизации), или в результате присоединения электронов к таким атомам и молекулам (энергия, затрачиваемая или высвобождающаяся при этом, - сродство атома или молекулы к электрону). К образованию ионов приводит также присоединение иона простого состава к нейтральной молекуле или другому иону. Например, при присоединении иона Н + к молекуле воды Н 2 О получается ион гидроксония Н 3 О + . Возможно образование ионов при разрушении молекул в результате термического или радиационного воздействия. При образовании иона всегда сохраняется суммарный первоначальный заряд участвующих в этом процессе частиц (если ионы образовались из нейтральных атомов или молекул, то суммарный заряд всех ионов равен нулю). Некоторые молекулы, находящиеся в растворах или кристаллах, оставаясь в целом электронейтральными, содержат в различных участках противоположно заряженные группы (смотри Цвиттер-ионы). Комплекс, состоящий из нескольких нейтральных атомов или молекул и ионов, - кластерный ион.
Химические реакции в растворе (или расплаве) с участием ионных соединений обусловлены перемещением ионов в этой среде и образованием ими новых нейтральных частиц или более сложных ионов. В живых организмах ионы участвуют в различных обменных процессах, регуляции мышечных сокращений, передаче нервных импульсов и т.д. (смотри, например, в статье Ионные насосы).
Лит.: Крестов Г. А. Термодинамика ионных процессов в растворах. Л., 1984.
Практически все видели рекламу так называемой «люстры Чижевского», от которой отрицательные ионы в воздухе увеличиваются количественно. Однако после школы далеко не все точно помнят само Ионы - это заряженные частицы, утратившие свойственную нормальным атомам нейтральность. А теперь немного подробнее.
«Неправильные» атомы
Как вы знаете, номер в таблице великого Менделеева, связан с количеством протонов в ядре атома. Почему же не электронов? Потому что количество и комплектность электронов, хоть и влияет на свойства атома, но не определяет его фундаментальных свойств, связанных с ядром. Электронов может не хватать, а может быть слишком много. Ионы - это как раз атомы с «неправильным» количеством электронов. Причем парадоксальным образом положительными называются имеющие недостаток электронов, а отрицательными - избыток.
Немного о названиях
Как возникают ионы? Это простой вопрос - путей образования всего два. Либо химический путь, либо физический. В результате может получиться положительный ион, который нередко называют катионом, а отрицательный, соответственно, анионом. Дефицит или избыток заряда может иметь атом-одиночка или целая молекула, которая тоже считается ионом особого многоатомного типа.
Если происходит ионизация среды, к примеру, газа, то в ней существуют количественно пропорциональные соотношения электронов и положительных ионов. Но такое явление встречается редко (во время грозы, возле пламени), газ в таком измененном состоянии существует недолго. Поэтому в целом, близко к земле способные к реакции ионы воздуха - редкость. Газ - среда очень быстро меняющаяся. Как только действие ионизующих факторов прекращается, ионы встречаются друг с другом и вновь становятся нейтральными атомами. Это их нормальное состояние.
Агрессивная жидкость
Ионы в больших количествах могут содержаться в воде. Дело в том, что молекулы воды - частицы, в которых распространен по молекуле неравномерно, они представляют собой диполи, имеющие с одной стороны положительный заряд, с другой - отрицательный.
И когда в воде появляется растворимое вещество, молекулы воды своими полюсами электрически воздействуют на добавленное вещество, ионизируя его. Хорошим примером является морская вода, в которой множество веществ существует в такой форме, как ионы. Это известно людям достаточно давно. В атмосфере выше определенной точки ионов очень много, эта оболочка называется ионосферой. разрушает стабильные атомы и молекулы. Частицы в ионизированном состоянии могут придавать всему веществу. Пример - яркие необычные цвета драгоценных камней.
Ионы - это основа жизни, потому что базовый процесс получения энергии из АТФ невозможен без создания электрически нестабильных частиц, само основано на взаимодействиях ионов и множества химических процессов, катализируемых ферментами, происходит только благодаря ионизации. Неудивительно, что некоторые вещества в этом состоянии человек принимает внутрь. Классический пример - полезные ионы серебра.
Ионы ио́ны
(от греч. iōn - идущий), заряженные частицы, образующиеся из атома (молекулы) в результате потери или присоединения одного или нескольких электронов. В растворах положительно заряженные ионы называются катионами, отрицательно заряженные ионы - анионами. Термин предложен М. Фарадеем в 1834.
ИОНЫИО́НЫ (от греч. ion - идущий), электрически заряженные частицы, образующиеся в результате потери или присоединения одного или нескольких электронов (см.
ЭЛЕКТРОН (частица))
(или других заряженных частиц) к атому, молекуле, радикалу или другому иону. Положительно заряженные ионы называются катионами (см.
КАТИОН)
, отрицательно заряженные ионы - анионами (см.
АНИОН)
. Термин предложен М. Фарадеем (см.
ФАРАДЕЙ Майкл)
в 1834 г.
Ионы обозначают химическим символом с индексом, расположенным вверху справа. Индекс указывает знак и величину заряда, т. е. кратность иона, в единицах заряда электрона. При потере или приобретении атомом 1, 2, 3... электронов образуются, соответственно, одно-, двух- и трЕхзарядные ионы (см. Ионизация (см.
ИОНИЗАЦИЯ)
), например Na + , Ca 2+ , Al 3+ , Cl - , SO 4 2- .
Атомные ионы обозначают также химическим символом элемента с римскими цифрами, указывающими кратность иона, в этом случае римские цифры являются спектроскопическими символами и их значение больше величины заряда на единицу, т. е. NI означает нейтральный атом N, обозначение иона NII означает однократно заряженный ион N + , NIII означает N 2+ .
Последовательность ионов различных химических элементов, содержащих одинаковое число электронов, образует изоэлектронный ряд.
Ионы могут входить в состав молекул веществ, образуя молекулы благодаря ионной связи (см.
ИОННАЯ СВЯЗЬ)
.
В виде самостоятельных частиц, в несвязанном состоянии, ионы встречаются во всех агрегатных состояниях вещества - в газах (в частности, в атмосфере), в жидкостях (в расплавах и в растворах), в кристаллах. В жидкостях, в зависимости от природы растворителя и растворенного вещества, ионы могут существовать бесконечно долго, например, ион Na + в водном растворе поваренной соли NaCl. Соли в твердом состоянии обычно образуют ионные кристаллы (см.
ИОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ)
. Кристаллическая решетка металлов состоит из положительно заряженных ионов, внутри которой находится «электронный газ». Энергия взаимодействия атомных ионов может быть вычислена с помощью различных приближенных методов, учитывающих межатомное взаимодействие (см.
МЕЖАТОМНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ)
.
Образование ионов происходит в процессе ионизации. Для удаления электрона из нейтрального атома или молекулы необходимо затратить определенную энергию, которая называется энергией ионизации. Энергия ионизации, отнесенная к заряду электрона, называется ионизационным потенциалом. Сродство к электрону - характеристика, противоположная энергии ионизации, и показывает величину энергии связи дополнительного электрона в отрицательном ионе.
Нейтральные атомы и молекулы ионизируются под действием квантов оптического излучения, рентгеновского и g-излучения, электрического поля при столкновении с другими атомами, частицами и т. д.
В газах ионы образуются в основном под действием ударов частиц большой энергии или при фотоионизации под действием ультрафиолетовых, рентгеновских и g-лучей (см. Ионизирующие излучения (см.
ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ)
). Образовавшиеся таким путем ионы в обычных условиях недолговечны. При высокой температуре ионизация атомов и ионов (термическая ионизация, т. е. термическая диссоциация с отделением электрона) может происходить также как равновесный процесс (см.
РАВНОВЕСНЫЙ ПРОЦЕСС)
, в котором степень ионизации возрастает с повышением температуры и с понижением давления. Газ переходит при этом в состояние плазмы (см.
ПЛАЗМА)
.
Ионы в газах играют большую роль во многих явлениях. В природных условиях ионы образуются в воздухе под действием космических лучей, солнечного излучения или электрического разряда (молнии). Присутствие ионов, их вид и концентрация влияют на многие физические свойства воздуха, на его физиологическую активность.
Энциклопедический словарь . 2009 .
Смотреть что такое "ионы" в других словарях:
ИОНЫ - (от греч. ion идущий,странствующий), атомы или хим. радикалы, несущие электрические заряды. И с т о р и я. Как установил впервые Фарадей (Faraday), проведение электрического тока в растворах связано с передвижением материальных частиц, несущих… … Большая медицинская энциклопедия
ИОНЫ, электрически заряженные частицы, образующиеся из атома (молекулы) в результате потери или присоединения одного или нескольких электронов. Положительно заряженные ионы называются катионами, отрицательно заряженные ионы анионами … Современная энциклопедия
ионы - – электрически заряженные атомы или молекулы. Общая химия: учебник / А. В. Жолнин Ионы – электрически заряженные частицы, возникающие при потере или присоединении электронов атомами, молекулами и радикалами. Словарь по аналитической химии… … Химические термины
Продукты разложения какого либо тела при посредстве электролиза. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910 … Словарь иностранных слов русского языка
Ион (греч. ιόν «идущий») электрически заряженная частица (атом, молекула), образующаяся, обычно, в результате потери или присоединения одного или нескольких электронов атомами или молекулами. Заряд иона кратен заряду электрона. Понятие и… … Википедия
Ионы - (от греческого ion идущий) электрически заряженные частицы, образующиеся при потере или присоединении электронов (или других заряженных частиц) атомами или группами атомов (молекулы, радикалы и др.). Понятие и термин ионы ввел в 1834 г.… … Энциклопедический словарь по металлургии
- (от греч. идущий), одноатомные или многоатомные частицы, несущие электрич. заряд, напр. Н +, Li+, Аl3+, NH4+, F , SO42 . Положительные И. называют катионами (от греч. kation, буквально идущий вниз), отрицательные а н и о н а м и (от греч. anion,… … Химическая энциклопедия
- (от греч. ión идущий) электрически заряженные частицы, образующиеся при потере или присоединении электронов (или других заряженных частиц) атомами или группами атомов. Такими группами атомов могут быть молекулы, радикалы или другие И.… … Большая советская энциклопедия
ионы - физ. частицы, несущие положительный или отрицательный заряд. Положительно заряженные ионы несут меньше электронов, чем положено, а отрицательные больше … Универсальный дополнительный практический толковый словарь И. Мостицкого
- (физ.) По терминологии, введенной в учение об электричестве знаменитым Фарадеем, тело, подвергающееся разложению действием на него гальванического тока, называется электролитом, разложение таким путем электролизом, а продукты разложения ионами.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Ион представляет собой электрически заряженную частицу. При этом ион может иметь как положительный электрический заряд , так и отрицательный. В первом случае его называют катионом , а во втором – анионом .
Ионом может быть атом, молекула или свободный радикал, если, конечно же, они имеют какой-либо заряд. Кстати заряд иона не может быть бесконечно мал, а частица, которой он представлен – элементарной.
Ионы также являются химически активными частицами, так что могут вступать в реакцию как с другими частицами (не заряженными), так и между собой.
Ионы, как самостоятельные частицы, встречаются практически везде. Они есть в атмосфере, в различных жидкостях, в твердых веществах и даже в межзвездном пространстве, где воздуха или какого-то вещества в принципе крайне мало.
История
Впервые понятие «ион» ввел известный ученый Майкл Фарадей в 1834 году. Изучая распространение электричества в различных средах, он предположил, что электрическая проводимость некоторых из них может быть вызвана наличием в этих средах и веществах неких электрически заряженных частиц. Вот он и назвал их ионами. Ученый также ввел понятия катионов и анионов. Так как положительные ионы движутся к отрицательно заряженному электроду – катоду, он назвал их катионами. Отрицательные же ионы двигаются наоборот – к аноду, значит они должны называться анионами.
Загрузка...
