Co to jest jon? Definicja i przykłady

Jon jest zdefiniowany jako atom lub cząsteczka, która zyskała lub straciła jeden lub więcej z nich elektrony walencyjne, dając mu dodatni lub ujemny ładunek elektryczny netto. Innymi słowy, występuje nierównowaga w liczbie protonów (cząstki naładowane dodatnio) i elektronów (cząstki naładowane ujemnie) w gatunkach chemicznych.

Termin „jon” został wprowadzony przez angielskiego chemika i fizyka Michael Faraday w 1834 r. w celu opisania związków chemicznych, które przemieszczają się od jednej elektrody do drugiej w roztworze wodnym. Słowo jon pochodzi od greckiego słowa jon lub ienai, co oznacza „iść”.

Chociaż Faraday nie był w stanie zidentyfikować cząstek poruszających się między elektrodami, wiedział, że metale rozpuszczają się w roztworze na jednej elektrodzie i że inny metal został osadzony z roztworu na drugiej elektrodzie, więc materia musiała się poruszać pod wpływem prądu elektrycznego obecny.

Przykładami jonów są:

cząstka alfa He²⁺

wodorotlenek OH^-

Jony można podzielić na dwie szerokie kategorie: kationy i aniony.

Kationy są jonami, które niosą dodatni ładunek netto, ponieważ liczba protonów w gatunku jest większa niż liczba elektronów. Wzór na kation jest wskazywany przez indeks górny następujący po wzorze, który wskazuje numer ładunku i znak „+”. Liczba, jeśli występuje, poprzedza znak plus. Jeśli występuje tylko „+”, oznacza to, że opłata wynosi +1. Na przykład Ca²⁺ wskazuje kation z ładunkiem +2.

Aniony to jony niosące ujemny ładunek netto. W anionach jest więcej elektronów niż protonów. Liczba neutronów nie ma wpływu na to, czy atom, grupa funkcyjna lub cząsteczka jest anionem. Podobnie jak kationy, ładunek na anionie jest wskazywany za pomocą indeksu górnego po wzorze chemicznym. Na przykład Cl^- jest symbolem anionu chloru, który przenosi pojedynczy ładunek ujemny (-1). Jeśli liczba jest używana w indeksie górnym, poprzedza ona znak minus. Na przykład anion siarczanowy jest zapisany jako:

WIĘC₄^2-

Jednym ze sposobów na zapamiętanie definicji kationów i anionów jest myślenie litery „t” w słowie kation jako wyglądającej jak symbol plusa. Litera „n” w anionie jest początkową literą w słowie „negatywny” lub literą w słowie „anion”.

Ponieważ przenoszą przeciwne ładunki elektryczne, kationy i aniony są przyciągane do siebie. Kationy odpychają inne kationy; aniony odpychają inne aniony. Ze względu na przyciąganie i odpychanie jonów są reaktywnymi gatunkami chemicznymi. Kationy i aniony łatwo tworzą ze sobą związki, zwłaszcza sole. Ponieważ jony są naładowane elektrycznie, działają na nie pola magnetyczne.

Jeśli jon składa się z jednego atomu, nazywa się go jonem monatomowym. Przykładem jest jon wodoru H⁺. Natomiast jony wieloatomowe, zwane także jonami molekularnymi, składają się z dwóch lub więcej atomów. Przykładem jonu wieloatomowego jest anion dichromianowy:

Cr₂O₇^2-