Ión (častica)
Ión je elektricky nabitý atóm alebo skupina atómov. Článok vysvetľuje vznik iónov, ich typy, vlastnosti, výskyt a dôležitosť v chémii a fyzike.
Prehľad
Ión je elektricky nabitá častica vznikajúca z atómu alebo skupiny atómov. V najjednoduchšom zmysle ide o atóm alebo molekulu, ktorá má nerovnováhu medzi počtom kladne nabitých protónov a záporne nabitých elektrónov, a preto nesie výsledný elektrický náboj. Tento základný koncept možno nájsť v mnohých oblastiach vedy a techniky: od chemických väzieb cez elektrolyty až po plazmu. Pre všeobecnú definíciu môžete použiť aj pojem elektricky nabitá častica, alebo sa odvolať na základné jednotky ako atóm a molekula.
Galéria obrázkov
3 Obrázky
Stavba atómu a ionizácia
Atómy pozostávajú z jadra, ktoré obsahuje protóny (kladný náboj) a neutróny (bez náboja), a z vonkajšieho obalu elektrónov s záporným nábojom. Ak sa počet elektrónov odlišuje od počtu protónov, atóm sa stáva iónom. Proces, pri ktorom sa elektrón pridá alebo odstráni, sa nazýva ionizácia. Ionizáciu možno vyvolať tepelnou energiou, svetlom, elektrickým poľom alebo chemickou reakciou; výsledkom sú kladne nabité ióny (kationty) alebo záporne nabité ióny (anionty).
Typy iónov a ich vlastnosti
Ióny možno rozdeliť podľa viacerých kritérií. Najbežnejšie rozdelenie je na jednoduché ióny (jednoatómové), napríklad Na+ alebo Cl−, a na viacatómové ióny (polyatómové), ako je sulfát (SO4 2−) alebo amónium (NH4+). Kationty majú kladný náboj, anióny záporný. Mnoho iónov sa vyskytuje v definovaných oxidačných stupňoch, ktoré sú celými násobkami elementárneho náboja.
- Príklady jedného atómu: H → H+ (proton), Cl → Cl−.
- Viac atómov: nitrát, sulfát a organické ióny.
Pohyb a správanie iónov
Ióny reagujú na elektrické a magnetické polia. V kvapalných roztokoch, ktoré obsahujú ióny, sa nazývajú elektrolyty a vedú elektrický prúd vďaka pohybu iónov; tento pojem súvisí s termínom elektrolyt. V plynnom stave s vysokou mierou ionizácie vzniká plazma, plynný stav obsahujúci ióny aj elektróny; o tom hovorí pojem plazma. Elektrický prúd je makroskopický prejav usporiadaného pohybu nosičov náboja: v kovových vodičoch to sú prevažne elektróny, v elektrolytoch sa pohybujú ióny. Tento pohyb vytvára aj magnetické pole, ktoré je popísané pojmom magnetické pole, a súvisí so základmi elektromagnetizmu a pojmom elektrina.
Význam a použitie
Ióny sú kľúčové v mnohých procesoch: chemické väzby a tvorba solí, elektrochemické články a batérie, elektrolytická výroba kovov, reakcie v roztokoch, biochemické procesy (napr. transport Na+ a K+ cez bunkové membrány) a materiálové vedy. V spektroskopii umožňujú ióny identifikovať prvky a zložky látok podľa ich absorpčných a emisných čiar. V priemysle sa pracuje s iónmi pri čistení vody, pri galvanizácii aj v polovodičovej technológii.
Zaujímavé rozdiely a poznámky
Nie všetky ióny sú farebné; veľa iónov hlavných skupín na periodickej tabuľke sú bezfarebné v roztoku, zatiaľ čo ióny prechodných kovov často vykazujú intenzívne farby. Ióny môžu byť stabilné alebo reaktívne v závislosti od chemického kontextu. Spôsoby tvorby zahŕňajú termickú ionizáciu, fotonickú ionizáciu i chemickú ionizáciu. Pre viac informácií o jednotlivých aspektoch možno sledovať všeobecné zdroje a učebné materiály označené v texte: neutrón, protón, elektrón, ion, atóm, molekula, elektrolyt, plazma, elektrina, magnetické pole, prechodné kovy.
Chémia
Vo fyzike sa atómové jadrá, ktoré boli úplne ionizované, nazývajú nabité častice. Tie sa nachádzajú v žiarení alfa.
K ionizácii dochádza dodaním vysokej energie atómom. To sa uskutočňuje pomocou elektrického napätia, vysokoenergetického ionizujúceho žiarenia alebo vysokej teploty.
Jednoduchý ión vzniká z jedného atómu.
Mnohoatómové ióny sú vytvorené z viacerých atómov. Mnohoatómové ióny sa zvyčajne skladajú zo všetkých nekovových atómov. Niekedy však môže mať mnohoatómový ión aj kovový atóm.
Kladné ióny sa nazývajú katióny. Sú priťahované katódami (záporne nabitými elektródami). (Katión sa vyslovuje "mačacie oko na", nie "kaj šun".) Všetky jednoduché kovové ióny sú katióny.
Záporné ióny sa nazývajú anióny. Sú priťahované anódami (kladne nabitými elektródami). Všetky jednoduché nekovové ióny (okrem H+, ktorý je protónom) sú anióny (okrem NH 4+).
Prechodné kovy môžu tvoriť viac ako jeden jednoduchý katión s rôznymi nábojmi.
Väčšina iónov má náboj menší ako 4, ale niektoré môžu mať vyšší náboj.
Michael Faraday bol prvým človekom, ktorý v roku 1830 napísal teóriu o iónoch. Vo svojej teórii uviedol, aké sú časti molekúl, ktoré prechádzajú na anióny alebo katióny. Svante August Arrhenius ukázal, ako sa to deje. Napísal to vo svojej doktorskej dizertačnej práci v roku 1884 (Univerzita v Uppsale). Univerzita jeho teóriu spočiatku neprijala (práve získal titul). V roku 1903 však za túto myšlienku získal Nobelovu cenu za chémiu.
V gréčtine je ión ako slovo "ísť". "Anión" a "katión" znamenajú "idúci hore" a "idúci dole". "Anóda" a "katóda" znamenajú "cesta hore" a "cesta dole".
Spoločné ióny
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Súvisiace stránky
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to ión?
Odpoveď: Ión je elektricky nabitý atóm alebo skupina atómov. Môže byť vytvorený z atómu alebo zo skupiny atómov (molekuly).
Otázka: Ako vznikajú ióny?
Odpoveď: Ióny vznikajú procesom nazývaným ionizácia, ktorý zahŕňa vytvorenie nerovnakého počtu protónov a elektrónov v atóme alebo molekule.
Otázka: Aký náboj má protón?
Odpoveď: Náboj protónu je +1 (kladne nabitý).
Otázka: Aký náboj má elektrón?
Odpoveď: Náboj elektrónu je -1 (záporne nabitý).
Otázka: Čo sa deje pri pohybe iónov?
Odpoveď: Keď sa ióny pohybujú, vytvárajú elektrické a magnetické pole.
Otázka: Sú všetky ióny bezfarebné?
Odpoveď: Nie, niektoré ióny sú farebné, zatiaľ čo iné sú bezfarebné. Prvky v hlavných skupinách periodickej tabuľky tvoria bezfarebné ióny, zatiaľ čo prechodné kovy zvyčajne tvoria farebné ióny.
Súvisiace články
Autor
AlegsaOnline.com Ión (častica) Leandro Alegsa
URL: https://sk.alegsaonline.com/art/47980