Ioni
Ioni on sähköisesti varautunut atomi tai atomiryhmä. Se on osa atomia tai osa atomiryhmää (molekyyliä). Se on "varattu", joten se liikkuu sähkön lähellä. Tämä johtuu siitä, että atomit koostuvat kolmesta pienemmästä osasta:
- neutronit (ilman varausta),
- yhtä monta varattua protonia ja
- vastakkaisesti varattuja elektroneja.
Ionissa on eri määrä protoneja ja elektroneja. Ionin muodostamista atomista tai molekyylistä kutsutaan ionisaatioksi.
Protonin varaus mitataan arvona +1 (positiivisesti varautunut). Elektronin varaus mitataan -1 (negatiivisesti varautunut). Ionisoitunut atomi muodostaa kaksi ionia, joista toinen on positiivisesti ja toinen negatiivisesti varautunut. Esimerkiksi neutraalissa vetyatomissa on yksi protoni ja yksi elektroni. Atomin kuumentaminen hajottaa sen kahteen osaan: (1) positiivisesti varautuneeksi vetyioniksi, H+ (2) negatiivisesti varautuneeksi elektroniksi.
Ioneja sisältävää nestettä kutsutaan elektrolyytiksi. Kaasua, jossa on paljon ioneja, kutsutaan plasmaksi. Kun ionit liikkuvat, sitä kutsutaan sähköksi. Esimerkiksi johdossa metalli-ionit eivät liiku, mutta elektronit liikkuvat sähköä. Positiivinen ja negatiivinen ioni liikkuvat yhdessä. Kaksi saman varauksen omaavaa ionia liikkuu erilleen. Kun ionit liikkuvat, ne muodostavat myös magneettikenttiä.
Monet ionit ovat värittömiä. Jaksollisen järjestelmän pääryhmiin kuuluvat alkuaineet muodostavat värittömiä ioneja. Jotkin ionit ovat värillisiä. Siirtymämetallit muodostavat yleensä värillisiä ioneja.
Kemia
Fysiikassa täysin ionisoituneita atomiytimiä kutsutaan varatuiksi hiukkasiksi. Näitä on alfasäteilyssä.
Ionisaatio tapahtuu antamalla atomeille suurta energiaa. Tämä tapahtuu sähköjännitteellä tai suurienergisellä ionisoivalla säteilyllä tai korkealla lämpötilalla.
Yksinkertainen ioni muodostuu yhdestä atomista.
Moniatomiset ionit muodostuvat useista atomeista. Moniatomiset ionit koostuvat yleensä kaikista ei-metalli-atomeista. Joskus moniatomisessa ionissa voi kuitenkin olla myös metalliatomi.
Positiivisia ioneja kutsutaan kationeiksi. Ne vetävät puoleensa katodeja (negatiivisesti varautuneita elektrodeja). (Kationi lausutaan "cat eye on", ei "kay shun".) Kaikki yksinkertaiset metalli-ionit ovat kationeja.
Negatiivisia ioneja kutsutaan anioneiksi. Ne vetävät puoleensa anodeja (positiivisesti varattuja elektrodeja). Kaikki yksinkertaiset ei-metalli-ionit (paitsi H+, joka on protoni) ovat anioneja (paitsi NH 4+).
Siirtymämetallit voivat muodostaa useamman kuin yhden yksinkertaisen kationin, joilla on eri varaukset.
Useimpien ionien varaus on alle 4, mutta joillakin voi olla suurempi varaus.
Michael Faraday kirjoitti ensimmäisenä teorian ioneista vuonna 1830. Teoriassaan hän kertoi, millaisia olivat ne molekyylien osat, jotka siirtyivät anioneiksi tai kationeiksi. Svante August Arrhenius osoitti, miten tämä tapahtui. Hän kirjoitti tämän väitöskirjassaan vuonna 1884 (Uppsalan yliopisto). Yliopisto ei aluksi hyväksynyt hänen teoriaansa (hän oli vasta suorittanut tutkinnon). Mutta vuonna 1903 hän sai samasta ajatuksesta Nobelin kemianpalkinnon.
Kreikaksi ion on kuin sana "mennä". "Anioni" ja "kationi" tarkoittavat "ylöspäin menijää" ja "alaspäin menijää". "Anodi" ja "katodi" ovat "ylöspäin" ja "alaspäin".
Yleiset ionit
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Aiheeseen liittyvät sivut
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on ioni?
V: Ioni on sähköisesti varautunut atomi tai atomiryhmä. Se voi muodostua atomista tai atomiryhmästä (molekyyli).
K: Miten ionit syntyvät?
V: Ionit syntyvät ionisaatioksi kutsutun prosessin kautta, jossa atomiin tai molekyyliin muodostuu eri määrä protoneja ja elektroneja.
K: Mikä on protonin varaus?
V: Protonin varaus on +1 (positiivisesti varautunut).
K: Mikä on elektronin varaus?
V: Elektronin varaus on -1 (negatiivisesti varautunut).
K: Mitä tapahtuu, kun ionit liikkuvat?
V: Kun ionit liikkuvat, syntyy sähköä ja magneettikenttiä.
K: Ovatko kaikki ionit värittömiä?
V: Ei, jotkut ionit ovat värillisiä ja toiset värittömiä. Jaksollisen järjestelmän pääryhmiin kuuluvat alkuaineet muodostavat värittömiä ioneja, kun taas siirtymämetallit muodostavat yleensä värillisiä ioneja.
