Jeśli atom lub Atomy mają zrównoważoną liczbę elektronów (ładunek ujemny) i protonów (ładunek dodatni), są one neutralne. Jeśli jednak nie zostaną zrównoważone, zostaną obciążone. Te naładowane gatunki nazywane są jonami.
Co to jest kation?
kation ma więcej protonów niż elektronów, co w konsekwencji daje mu dodatni ładunek netto. Aby utworzyć kation, jeden lub więcej elektronów musi zostać utraconych, Zwykle odciągniętych przez atomy o silniejszym powinowactwie do nich., Liczba utraconych elektronów, a więc ładunek jonu, jest oznaczana po symbolu chemicznym, np. srebro (Ag) traci jeden elektron, aby stać się Ag+, podczas gdy cynk (Zn) traci dwa elektrony, aby stać się Zn2+.
Co to jest anion?
Anion ma więcej elektronów niż protonów, co w konsekwencji daje mu ładunek ujemny netto. Aby anion mógł powstać, należy uzyskać jeden lub więcej elektronów, zazwyczaj odciągniętych od innych atomów o słabszym powinowactwie do nich. Liczba uzyskanych elektronów, a więc ładunek jonu, jest oznaczana po symbolu chemicznym, np., chlor (Cl) zyskuje jeden elektron, aby stać się Cl -, podczas gdy tlen (O) zyskuje dwa elektrony, aby stać się O2 -.
Wykres kationów i anionów
główne różnice między kationami i anionami podsumowano w tabeli poniżej.
Atomy metaliczne stosunkowo luźno trzymają część swoich elektronów. W związku z tym mają tendencję do utraty elektronów i tworzenia kationów. Odwrotnie, większość niemetalicznych atomów przyciąga elektrony silniej niż Atomy metaliczne, a więc zyskują elektrony, tworząc aniony., W związku z tym, gdy atomy z pierwiastka metalicznego i niemetalicznego łączą się, niemetaliczne Atomy mają tendencję do odciągania jednego lub więcej elektronów od atomów metalicznych, tworząc jony. Te przeciwstawnie naładowane jony przyciągają się nawzajem, tworząc wiązania jonowe i wytwarzając związki jonowe bez całkowitego ładunku netto. Przykłady obejmują chlorek wapnia (CaCl2), jodek potasu (KI) i tlenek magnezu (MgO).
kation a układ okresowy anionów
można przewidzieć, czy atom utworzy kation lub anion na podstawie jego pozycji w układzie okresowym., Halogeny zawsze tworzą aniony, metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych zawsze tworzą kationy. Większość innych metali tworzy kationy (np. żelazo, srebro, nikiel), podczas gdy większość innych niemetali zwykle tworzy aniony (np. tlen, węgiel, Siarka). Jednak niektóre pierwiastki są zdolne do formowania zarówno kationów, jak i anionów w odpowiednich warunkach. Jednym z przykładów jest wodór, który może zyskać (H-) lub stracić (H+) elektron, tworząc związki wodorowe, takie jak ZnH2 (gdzie jest anionem) i związki hydronowe, takie jak H2O (gdzie jest kationem).,
pierwiastki z grupy 18 układu okresowego – „gazy szlachetne”, mają tendencję do nie tworzenia jonów ze względu na rozmieszczenie ich elektronów, co czyni je ogólnie niereaktywnymi.
kation vs rozmiar anionów
kationy i aniony występują w wielu rozmiarach w układzie okresowym, jak widać w tym filmie.
wykorzystanie właściwości jonowych
właściwości jonowe mogą być wykorzystywane przez chemików do różnych celów., Chromatografia jonowymienna na przykład opiera się na powinowactwie cząsteczek oddzielonych dla fazy stacjonarnej w oparciu o ich właściwości ładunku, aby umożliwić rozdzielenie.
właściwości jonowe są również kluczowe dla funkcji baterii. Baterie mają dwie elektrody wykonane z materiału przewodzącego, katodę, która jest dodatnim końcem, w którym prąd elektryczny opuszcza / elektrony wchodzą,i anodę, w której prąd elektryczny wchodzi / elektrony opuszczają. Pomiędzy elektrodami znajduje się płyn elektrolitowy lub żel zawierający naładowane cząstki-jony., Gdy ta substancja jonowa reaguje z elektrodami, generuje prąd elektryczny. W jednorazowych bateriach suchych ogniw cynk jest powszechnie stosowany jako anoda, podczas gdy dwutlenek manganu jest popularnym wyborem dla katody elektrolitowej. Anoda cynkowa działa również jako pojemnik baterii w bateriach cynkowo-węglowych, dzięki czemu utlenia się podczas użytkowania, zawartość może z czasem zacząć przeciekać.
bateria cynkowo-Węglowa suchościeralna (lewa) i alkaliczna (prawa).,
w akumulatorach, takich jak wiele akumulatorów litowo-jonowych, ten proces chemiczny jest odwracalny, a struktura wewnętrzna inna, co pozwala na ładowanie akumulatorów.