Jonai — įkrauti atomai ir molekulės: apibrėžimas ir savybės
Jonai: išsamus apibrėžimas ir savybės — jonizacija, teigiamų/neigiamų jonų elgsena, elektrolitai, plazma bei jonų vaidmuo elektros ir magnetinių laukų formavime.
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.
Chemija
Fizikoje visiškai jonizuoti atomo branduoliai vadinami įkrautomis dalelėmis. Tokios yra alfa spinduliuotėje.
Jonizacija vyksta suteikiant atomams didelę energiją. Tai daroma naudojant elektros įtampą, didelės energijos jonizuojančiąją spinduliuotę arba aukštą temperatūrą.
Paprastas jonas susidaro iš vieno atomo.
Daugiaatomiai jonai susidaro iš kelių atomų. Daugiaatomiai jonai paprastai susideda iš visų nemetalų atomų. Tačiau kartais daugiaatomis jonas gali turėti ir metalo atomų.
Teigiami jonai vadinami katijonais. Juos traukia katodai (neigiamai įkrauti elektrodai). (Katijonai tariami kaip "cat eye on", o ne "kay shun".) Visi paprasti metalų jonai yra katijonai.
Neigiami jonai vadinami anijonais. Juos traukia anodai (teigiamai įkrauti elektrodai). Visi paprasti nemetalų jonai (išskyrus H+, kuris yra protonas) yra anijonai (išskyrus NH 4+).
Pereinamojo laikotarpio metalai gali sudaryti daugiau nei vieną paprastą katijoną su skirtingais krūviais.
Daugumos jonų krūvis yra mažesnis nei 4, tačiau kai kurių jonų krūvis gali būti didesnis.
Maiklas Faradėjus 1830 m. pirmasis parašė teoriją apie jonus. Savo teorijoje jis nurodė, kokios yra molekulių dalys, pereinančios į anijonus arba katijonus. Svante Augustas Arrhenius parodė, kaip tai vyksta. Tai jis parašė 1884 m. daktaro disertacijoje (Upsalos universitetas). Iš pradžių universitetas jo teorijos nepriėmė (jis tik ką buvo įgijęs mokslinį laipsnį). Tačiau 1903 m. už tą pačią idėją jis gavo Nobelio chemijos premiją.
Graikų kalboje jonas yra tarsi žodis "eiti". "Anionas" ir "katijonas" reiškia "einantis aukštyn" ir "einantis žemyn". "Anodas" ir "katodas" reiškia "kelią aukštyn" ir "kelią žemyn".
Bendrieji jonai
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Susiję puslapiai
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra jonas?
A: Jonai yra elektringai įkrautas atomas arba atomų grupė. Jis gali būti sudarytas iš atomo arba iš atomų grupės (molekulės).
K: Kaip atsiranda jonai?
A: Jonai susidaro vykstant procesui, vadinamam jonizacija, kurio metu atome ar molekulėje susidaro nevienodas protonų ir elektronų skaičius.
K: Koks yra protono krūvis?
A: Protono krūvis yra +1 (teigiamai įkrautas).
K: Koks yra elektrono krūvis?
Atsakymas: Elektrono krūvis yra -1 (neigiamas krūvis).
K: Kas atsitinka, kai jonai juda?
A: Judėdami jonai sukuria elektros ir magnetinį lauką.
K: Ar visi jonai yra bespalviai?
Atsakymas: Ne, kai kurie jonai yra spalvoti, o kiti - bespalviai. Pagrindinių Periodinės lentelės grupių elementai sudaro bespalvius jonus, o pereinamieji metalai paprastai sudaro spalvotus jonus.
Ieškoti