Jonai – tai elektra įkrautas atomas arba atomų grupė. Jis gali būti atskiro atomo arba molekulės) dalis. Jonas turi netolygų protonų ir elektronų skaičių, todėl turi bendrą elektrinį krūvį. Jono susidarymo procesas iš atomo ar molekulės vadinamas jonizacija.
- neutronai (be krūvio),
- vienodą kiekį įkrautų protonų ir
- priešingai įkrauti elektronai.
Kaip susidaro jonai
Atomai arba molekulės tampa jonais praradusios arba priėmusios elektronus. Jei elektronas prarandamas, lieka teigiamas jonas (katijonas). Jei elektronas priimamas, susidaro neigiamas jonas (anijonas). Protonų skaičius per trumpą laiką nesikeičia įprastomis cheminėmis sąlygomis, todėl krūvis dažniausiai kinta dėl elektronų pokyčių.
Protono krūvis yra +1, elektrono krūvis – -1, neutronai neturi krūvio. Pavyzdžiui, neutralus vandenilio atomas turi vieną protoną ir vieną elektroną; pašalinus elektroną lieka H+ (katijonas) ir laisvas elektronas. Taip pat dažni pavyzdžiai: natrio atomas Na prarasdamas elektroną tampa Na+, o chloras priėmęs elektroną tampa Cl−. Yra ir sudėtingesni, daugatomiai jonai, pavyzdžiui, sulfatas SO4^2− ar amonio jonas NH4+.
Klasifikacija ir savybės
Jonai skirstomi pagal krūvį (viengubi, dvikrūviai ir kt.), pagal tai, ar tai atomas ar molekulė (vieno atomo jonai – elementiniai jonai; kelių atomų grupės – poliatominiai jonai), bei pagal chemines savybes. Katijonai ir anijonai traukia vienas kitą elektrostatinėmis jėgomis – taip susidaro joninės jungtys ir kristalai.
Elektra, elektrolitai ir plazma
Skysčiai, kuriuose juda jonai, vadinami elektrolitu. Tokiuose tirpaluose elektros srovė teka dėl jonų judėjimo: teigiami jonai juda link katodo, neigiami – link anodo. Dujos, kuriose gausu jonų ir laisvų elektronų, vadinamos plazma.
Metaluose elektros laidumas paprastai užtikrinamas laisvųjų elektronų judėjimu — metalų jonai yra pritvirtinti kristalų gardelėje, o elektra vyksta per elektronų srautą. Kai jonai juda, tai taip pat yra elektros srovė; judančios elektros krūvinės dalelės sukuria magnetinį lauką. Du to paties krūvio jonai viena kitą stumia (replikuoja), o priešingų krūvių jonai viena kitą traukia.
Optinės savybės ir spalvos
Daugelis jonų yra bespalviai. Tačiau kai kurie jonai, ypač Pereinamieji metalai, sukuria spalvotus junginius ir tirpalus dėl elektronų perkėlimo energijos skirtumų d-porbitale. Tai paaiškina, kodėl, pavyzdžiui, vario(II) tirpalai yra mėlyni, o manganato jonai dažnai būna žali arba violetiniai.
Apibendrinant: jonai yra įkrautos dalelės, susidarančios keičiantis elektronams. Jie vaidina svarbų vaidmenį chemijoje, elektrotechnikoje ir fizikoje – nuo cheminio junginio susidarymo iki elektros srovės ir plazmos savybių.