iyon

Bir iyon [ i̯oːn ], elektriksel olarak yüklü bir atom veya moleküldür .

Normal, nötr halde atomlar ve moleküller çok olarak sahip elektron olarak proton . Bununla birlikte, bir atom veya molekül, nötr durumdakinden daha az veya daha fazla bir veya daha fazla elektrona sahipse, elektrik yüküne sahiptir ve iyon olarak adlandırılır. Elektron eksikliği olan iyonlar pozitif, fazla elektrona sahip olanlar ise negatif yüklüdür (ayrıca bkz . Yük sayısı ).

Tek yönde hareket eden hızlı iyonlar incelenir veya atom fiziği , nükleer fizik ve parçacık fiziğinde kullanılır , bkz. İyon radyasyonu , iyon kaynağı veya parçacık hızlandırıcı . Bir plazma (örneğin yıldızların içinde ) düzensiz bir iyonlar topluluğudur (çoğunlukla tamamen iyonize, yani elektronsuz atom çekirdeği) ve her ikisi de yüksek sıcaklığa karşılık gelen bir gaz molekülleri gibi her yöne rastgele hareket eden bölünmüş elektronlardır. Çok daha hızlı.

Aşağıdaki ifadeler esasen yavaş veya durağan iyonlarla ilgilidir.

Kimyada, pozitif yüklü iyonlar olarak adlandırılır katyonlar , negatif yüklü anyonlar da bir göç için, elektrik alanı , bir şekilde iyon akımı için katot (alan "negatif kutup") ya da anot (alan "pozitif kutup") . Bir çözücü içinde iyon solvasyon kabuğunu çevreleyen bir forma . Anyonlar ve katyonlar arasındaki elektrostatik çekim nedeniyle , çözeltilerde iyon çiftleri oluşur .

Konsept geçmişi

Terimi, iyon elde edilir eski Yunan ἰόν ION , Alman 'das Gehende' ( mevcut sıfat aktif nötrdür için eski Yunanca ἰέναι iénai Alman ' gitmek' ).

Üzerine yaptığı araştırmada elektrik , Michael Faraday oldu ona elektrik akımının etkisi altında kimyasal ayrışma tarif etmek için kullanılabilir terimlerle memnun. Bu nedenle 1834'ün başlarında diğerleri arasında William Whewell'e döndü . Diğerlerinin yanı sıra iyon , katyon ve anyon terimlerini önerdi ; o zamandan beri Faraday tarafından kullanılıyorlar. Daha sonra bilimsel isimlendirme yoluyla hızla yayıldılar .

İyonların Oluşumu

Sofra tuzu ve suyu karıştırırsanız , sodyum ve klorür iyonları suda çözülür , yani birbirinden ayrılarak su molekülleri ile tek tek çevrelenir.

İyonlar, elektronları serbest bıraktıklarında veya kabul ettiklerinde atomlardan oluşur. Yüklerin ayrılması enerji harcamasına neden olmasına rağmen, oluşan iyonlar, özellikle kararlı konfigürasyonlara sahiplerse, örneğin sekizli kuralını karşılarlarsa , enerjik olarak elverişli olabilir .

Katyonlar

Pozitif yüklü iyonlar, sözde katyonlar , atomlar elektron saldığında oluşur. Atom çekirdeği hala aynı, pozitif bir yüke sahip olduğundan (nötr atomda, çekirdekteki proton sayısı tam olarak onu çevreleyen elektronların sayısına karşılık gelir), iyon, bütünüyle pozitif yüklü bir parçacık olarak görünür.

Örnek: Metal iyonları genellikle pozitif yüklüdür.
Sodyum iyon oluşumu için denklem: Na → Na + + e -
Magnezyum iyon oluşumu için denklem: Mg → Mg 2+ + 2e -
Alüminyum iyon oluşumu için denklem: Al → Al 3+ + 3e -
Kalay iyon oluşumu için denklem: Sn → Sn 4+ + 4e -

Anyonlar

Negatif yüklü iyonlar ( anyonlar ) atomlar elektron aldığında oluşur. Bu, artık mevcut protonlarla (pozitif yük taşıyıcıları) dengelenmeyen fazla elektron (negatif yük taşıyıcıları) oluşturur - negatif yükler baskındır, iyon negatif olarak yüklenir.

Örnek: Metal olmayan iyonlar genellikle negatif yüklüdür.
Klorür iyonlarının oluşumu için denklem: Cl + e - → Cl -
Sülfür iyonlarının oluşum denklemi: S + 2e - → S 2−

Mobil iyonlar, tuzlar polar çözücüler (su) içinde çözüldüğünde kendiliğinden oluşur, ör. B.

"S" dizini Latince solidus veya İngilizce anlamına gelir . sağlam , "sağlam". " Aq " endeksi, su katmanı anlamına gelir .

Hücrelerin ve organizmaların sulu ortamı ( elektrolit çözeltisi) örnek olarak verilmiştir . Burada zarlardaki elektriksel süreçler için, özellikle uyarılabilirlik ( zar potansiyeli , aksiyon potansiyeli ) için belirleyici bir rol oynarlar .

Etiketleme

İyon yükü, bir iyonun kaç tane pozitif veya negatif elektrik yüküne sahip olduğunu gösterir. Üst simge Arapça bir sayı ve ardından artı veya eksi işareti ile gösterilir. Genel biçim A n - veya A n + ' dır .

Tetrafloroborik asidin kompleks anyonu

Örnekler:

  • Na + - sodyum iyonu ( n burada ihmal edilir çünkü n bire eşittir)
  • S 2− - sülfür iyonu
  • NH 4 + - amonyum iyonu, bir bileşik iyon

Karmaşık iyonlar durumunda , molekül köşeli parantez içine alınır ve iyon yükü, köşeli parantezin arkasında üst simge olarak verilir.

Gelen spektroskopisi , Romen rakamları edilir iyonlaşan atomlu spektrumunu karakterize etmek için kullanılabilir olan, spektral çizgiler I (bir) referans numarası ile gösterilmiştir, nötr atomu. Örneğin, "He I" nötr helyum çizgilerine ve "C IV" üçlü iyonize karbon çizgilerine atanmıştır .

İyonların özellikleri

İyonlar yarıçapı gelen atomu farklıdır. Dış orbitaller elektronlarla dolduğu ve / veya diğer orbitaller yeni işgal edildiğinden , katyon yarıçapı daha küçüktür - dış atomik orbitallerin işgal edilmemesi nedeniyle - anyonların yarıçapı genellikle daha büyüktür. Yükün yarıçapa oranına bağlı olarak iyonların kimyasal bağlarda farklı polarizasyon etkileri vardır .

Farklı yüklerdeki iyonlar, iyonik bağlanma yoluyla tuzlar oluşturur . İyonik maddeler içeren solüsyonlar elektriği iletir ve bu nedenle elektrolitler olarak adlandırılır . Elektrik akımının iletilmesinin nedeni , çözelti içindeki iyonların öteleme hareketliliğidir. Elektrolit çözeltisindeki iyonların translasyonel hareketliliği hakkındaki bilgiler, örneğin difüzyon katsayıları veya bir elektrik alanındaki mobiliteleri , alan gradyan NMR yöntemleri kullanılarak elde edilebilir . Ölçümü aynı zamanda “hareketli sınırın” “klasik yöntemi” ile de gerçekleştirilebilir.

Bir siklik iyon, bir halka yapısında ( siklik bileşikler ) oluşan bir iyondur .

Oluşum

Üçten fazla düşük veya fazla yüklü iyonlar kimyada nadiren bulunur.

Olarak fizik spesifik deneysel amaçlar iyonların, örneğin, iyon kaynakları üretilen, ancak aynı zamanda örneğin, doğada bulunan güneş rüzgar , Rekombinationsleuchten arasında göktaşı içinde auroralar bir fırtına sırasında yıldırım ya da Elmsfeuer (bakınız ayrıca elektrik meteor ).

Gaz iyonları, floresan lambalarda ve diğer gaz deşarjlarında (elektrik kıvılcımı, yıldırım) iletim süreçlerinde rol oynar. (Neredeyse) tamamen iyonlaşmış bir gaza plazma denir .

İyonize asal gazlar iyonik bağlar oluşturabilir. Eksimer lazerlerde soy gaz halojenür bileşikleri kullanılır .

İki veya daha fazla fonksiyonel gruba sahip moleküller söz konusu olduğunda, bir grup üzerinde pozitif bir yüke ve diğerinde negatif bir yüke sahip olabilirler (genel olarak, molekül bu durumda nötrdür). Bu tür polar moleküller, zwitteryonlar olarak da bilinir .

Elektrolitler metabolizmada önemli bir rol oynar -vorgängen ve piller , z. B. Lityum iyon piller .

konfigürasyon

Elektronların serbest bırakılmasından veya kabul edilmesinden sonra, değerlik elektron kabuğunun öncekinden farklı sayıda elektronu vardır. Tüm kabuklardaki iyonun elektron sayısı, bir soy gazın normal takımyıldızına eşittir -atom, buna soy gaz konfigürasyonu denir .

Ayrıca bakınız

İnternet linkleri

Vikisözlük: İyon  - anlamların açıklamaları, kelime kökenleri, eş anlamlılar, çeviriler

Bireysel kanıt

  1. ^ Wilhelm Pape , Max Sengebusch (düzenleme): Yunan dilinin kısa sözlüğü . 3. baskı, 6. izlenim. Vieweg & Sohn, Braunschweig 1914 ( images.zeno.org [5 Mart 2019'da erişildi]; not: burada, eski Yunanca sözlüklerinde her zamanki gibi, mastar değil, ancak 1. tekil mevcut aktif antik Yunanca εἶμι eimi , Almanca , gidiyorum ' belirtildi).
  2. Michael Faraday: Elektrikte Deneysel Araştırmalar. Yedinci Seri . In: Philosophical Process of the Royal Society . bant 124 , p. 77-122 , doi : 10.1098 / rstl.1834.0008 . Sayfa 79 Kısım 665.
  3. İyon. In: Almanca dilinin dijital sözlüğü . Erişim tarihi: May 31, 2015
  4. Kenneth JH Phillips: Güneşe Yönelik Kılavuz. Cambridge University Press, Cambridge (İngiltere) 1992, ISBN 0-521-39788-X . S. 92.
  5. ^ NIST Atomik Spektra Veritabanı
  6. Carl H. Hamann, Wolf Vielstich: Elektrokimya I: Elektrolitik iletkenlik, potansiyeller, faz sınırları. 2. Baskı. VCH Verlagsgesellschaft mbH, Oldenburg ve Bonn 1985, ISBN 3-527-21100-4 .