Y el

Ion (del otro griego ἰόν  “yendo”) es un átomo o un grupo de varios átomos que tiene carga eléctrica [1] .

En forma de partículas independientes, los iones se encuentran en todos los estados agregados de la materia : en gases (en particular, en la atmósfera ), en líquidos (en fundidos y soluciones ), en cristales y en plasma (en particular, en el espacio interestelar ) .

Un átomo puede estar formado por protones, neutrones y electrones. Una partícula cargada positivamente (+) (átomo, molécula) se llama cuando el número de protones (p+) en el átomo excede el número de electrones en su composición (e-): + > -. Tal partícula se llama catión [2] . Una partícula cargada negativamente (-) (átomo, molécula) se llama cuando el número de electrones (e-) en el átomo excede el número de protones (p+) en su composición: + < - . Tal partícula se llama anión [3] . En el caso de que el número de protones y electrones sea igual entre sí, la partícula se considera neutra . Las cargas eléctricas opuestas se atraen entre sí por la fuerza electrostática , por lo que los cationes y los aniones se atraen entre sí y forman fácilmente compuestos iónicos .

Descripción

El concepto y término "ion" (a sugerencia del historiador inglés de la ciencia William Wavell ) [4] fue introducido en 1834 por Michael Faraday , quien, estudiando el efecto de la corriente eléctrica en soluciones acuosas de ácidos , álcalis y sales , sugirió que la conductividad eléctrica de tales soluciones se debe al movimiento de iones [5] [6] .

Los iones cargados positivamente que se mueven en solución hacia el polo negativo ( cátodo ) Faraday los llama cationes , y los iones cargados negativamente que se mueven hacia el polo positivo ( ánodo ) - aniones [4] .

Svante Arrhenius presentó en su disertación en 1884 una explicación del hecho de que las sales cristalinas sólidas se disocian en partículas cargadas emparejadas cuando se disuelven, por lo que recibió el Premio Nobel de Química en 1903 [7] . La explicación de Arrhenius fue que cuando se forma una solución, la sal se disocia en iones de Faraday, sugirió que los iones se forman incluso en ausencia de corriente eléctrica [8] [9] [10] .

Al ser partículas químicamente activas, los iones reaccionan con los átomos, las moléculas y entre ellos mismos. En las soluciones de electrolitos , los iones se forman como resultado de la disociación electrolítica y determinan muchas de sus propiedades.

De acuerdo con la nomenclatura química , el nombre de un catión que consta de un átomo es el mismo que el nombre del elemento, por ejemplo, Na + se llama ion sodio, a veces se agrega el estado de oxidación entre paréntesis, por ejemplo, el nombre de el catión Fe 2+  es un ión de hierro (II). El nombre de un anión que consta de un átomo se forma a partir de la raíz del nombre latino del elemento y el sufijo "-id", por ejemplo, F - se llama ion fluoruro [11] .

Clasificación de iones

Los iones se dividen en dos grandes grupos: simples y complejos.

Los iones simples ( monatómicos ) contienen un núcleo atómico .

Los iones complejos ( poliatómicos ) contienen al menos dos núcleos atómicos.

Los iones radicales se aíslan por separado de los radicales libres  cargados . Los iones radicales, a su vez, se subdividen en cationes radicales y aniones radicales.

Los cationes radicales  son partículas cargadas positivamente con un electrón desapareado.

Los aniones radicales  son partículas cargadas negativamente con un electrón desapareado [12]

La estructura de los iones simples

Los iones simples consisten en un núcleo atómico y electrones. El núcleo atómico consta de protones y neutrones , que transportan casi toda la masa (más del 99,9 %) del ion y crea un campo eléctrico , que es sostenido por electrones. La carga del núcleo atómico está determinada por el número de protones y coincide con el número de serie del elemento en la tabla periódica de D. I. Mendeleev .

Los electrones llenan las capas de electrones alrededor del núcleo atómico. Los electrones con el mismo valor del número cuántico principal n forman una capa cuántica de nubes de electrones de tamaños similares. Las capas con n = 1,2,3,4… se denotan respectivamente con las letras K, L, M, N… A medida que aumenta la distancia al núcleo atómico, aumenta la capacidad de las capas y, dependiendo del valor de n, es 2 (capa K), 8 (capa L), 16 (capa M), 32 (capa N)… electrones.

Una excepción a la regla general es el ion de hidrógeno positivo, que no contiene electrones y es una partícula elemental  : un protón. Al mismo tiempo, el ion de hidrógeno negativo contiene dos electrones. De hecho, el ion hidruro es un sistema de un protón y dos electrones y es isoelectrónico al ion de litio positivo, que también tiene dos electrones en la capa de electrones.

Debido a la naturaleza ondulatoria del movimiento de los electrones, el ion no tiene límites estrictamente definidos. Por lo tanto, es imposible determinar con precisión el tamaño de los iones. El radio aparente de un ion depende de la propiedad física que se esté considerando y será diferente para diferentes propiedades. Por lo general, tales radios iónicos se usan de modo que la suma de los dos radios sea igual a la distancia de equilibrio entre los iones vecinos en el cristal. Esta tabla semiempírica de radios iónicos fue compilada por L. Pauling . [13]

Más tarde, se compiló un nuevo sistema de radios iónicos sobre la base de los estudios cristaloquímicos de las estructuras de los compuestos binarios más simples de G. B. Bokiy . [catorce]

Ionización

Los átomos y las moléculas pueden convertirse en iones cargados positivamente al perder uno o más electrones . La separación de un electrón de un átomo o molécula requiere un gasto de energía, llamado energía de ionización .

Los iones cargados positivamente también se forman por la adición de un protón (el núcleo cargado positivamente de un átomo de hidrógeno). Un ejemplo es el ión de hidrógeno molecular , el ión de amonio , los compuestos de onio .

Los iones cargados negativamente se forman por la adición de un electrón a un átomo o molécula. La adición de un electrón va acompañada de la liberación de energía.

El ion hidrógeno positivo (H + o protón, p) se obtiene ionizando un átomo de hidrógeno . La energía de ionización en este proceso es de 13.595 eV .

Para un átomo de helio , la energía de ionización es de 24.581 eV y 54.403 eV y corresponde al desprendimiento del primer y segundo electrón. El ion de helio resultante (He 2+ ) en física se llama partícula alfa . La liberación de partículas alfa se observa durante la desintegración radiactiva de algunos núcleos atómicos, por ejemplo 88 Ra 226 .

La energía de desprendimiento del primer electrón de un átomo tiene un carácter periódico claramente expresado de dependencia del número ordinal del elemento.

Debido a las bajas energías de ionización de los metales alcalinos , sus átomos pierden fácilmente sus electrones externos cuando se exponen a la luz . El desprendimiento de un electrón se produce en este caso debido a la energía de los cuantos de luz absorbidos por el metal .

Notas

  1. ↑ ion | Definición, química, ejemplos y  hechos . Enciclopedia Britannica . Consultado el 9 de septiembre de 2020. Archivado desde el original el 20 de octubre de 2020.
  2. ↑ Definición de  CATION . www.merriam- webster.com_ Consultado el 6 de octubre de 2021. Archivado desde el original el 6 de octubre de 2021.
  3. ↑ Definición de  ANIÓN . www.merriam- webster.com_ Consultado el 6 de octubre de 2021. Archivado desde el original el 6 de octubre de 2021.
  4. ↑ 1 2 La correspondencia de Michael Faraday, vol. 2: 1832-1840  / Frank AJL James. - 1991. - Pág. 183. - ISBN 9780863412493 . Archivado el 14 de abril de 2021 en Wayback Machine .
  5. ↑ Michael Faraday (1791-1867) . Reino Unido: BBC . Archivado el 25 de agosto de 2016 en Wayback Machine .
  6. ↑ Diccionario de etimología en línea . Consultado el 7 de enero de 2011. Archivado desde el original el 14 de mayo de 2011.
  7. ↑ El Premio Nobel de Química 1903 . premio nobel.org . Consultado el 22 de marzo de 2022. Archivado desde el original el 8 de julio de 2018.
  8. ↑ La nueva enciclopedia de Columbia . — 4to. - Ciudad de Nueva York: Universidad de Columbia , 1976. - P.  155 . - ISBN 978-0-231-03572-9 .
  9. ↑ Goetz, Philip W. La Nueva Enciclopedia Británica. - 15. - Chicago: Encyclopædia Britannica, Inc. , 1992. - vol. 1.- Pág. 587.- ISBN 978-0-85229-553-3 .
  10. ↑ Diccionario de Biografía Científica. - 1. - Ciudad de Nueva York: Charles Scribner's Sons , 1970. - P. 296-302. - ISBN 978-0-684-10112-5 .
  11. ↑ Nomenclatura química // Diccionario enciclopédico de un joven químico. 2ª ed. / Comp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M. : Pedagogía , 1990. - S. 161-164 . — ISBN 5-7155-0292-6 .
  12. ↑ Diccionario enciclopédico químico. - Moscú: Enciclopedia soviética, 1983. - 792 p.
  13. ↑ Pauling L. La naturaleza del enlace químico. - Moscú, Leningrado: Goshimizdat, 1947. - 440 p.
  14. ↑ GB Boky. Química de cristales. - Moscú: Universidad Estatal de Moscú, 1960.

Literatura

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