Строение иона и как его получить​

Ион — это электрически заряженная частица, которая образуется из атома или группы атомов при потере либо присоединении электронов.

Атом состоит из положительно заряженного ядра, в котором находятся протоны и нейтроны, и отрицательно заряженных электронов, расположенных на электронных уровнях вокруг ядра. В обычном атоме число протонов равно числу электронов, поэтому атом в целом нейтрален.

Если число электронов изменяется, атом превращается в ион:

1. Катион — положительно заряженный ион.
Он образуется, когда атом отдаёт один или несколько электронов. Число протонов становится больше числа электронов.

Например, атом натрия имеет 11 протонов и 11 электронов. На внешнем электронном уровне у него находится один электрон. Натрий легко отдаёт его:

Na → Na⁺ + e⁻

Ион Na⁺ содержит 11 протонов и 10 электронов, поэтому его заряд равен +1.

Другой пример — магний:

Mg → Mg²⁺ + 2e⁻

Атом магния отдаёт два электрона и превращается в ион Mg²⁺.

2. Анион — отрицательно заряженный ион.
Он образуется, когда атом присоединяет один или несколько электронов. Электронов становится больше, чем протонов.

Например, атом хлора имеет 17 протонов и 17 электронов. Для завершения внешнего электронного уровня ему не хватает одного электрона:

Cl + e⁻ → Cl⁻

Ион Cl⁻ содержит 17 протонов и 18 электронов, поэтому имеет заряд −1.

Атом кислорода обычно присоединяет два электрона:

O + 2e⁻ → O²⁻

Получается оксид-ион O²⁻.

Ионы могут быть не только одноатомными, но и многоатомными. Многоатомный ион состоит из нескольких связанных атомов и имеет общий заряд. Например:

• NH₄⁺ — ион аммония;

• OH⁻ — гидроксид-ион;

• SO₄²⁻ — сульфат-ион;

• NO₃⁻ — нитрат-ион.

Получить ионы можно несколькими способами.

При химической реакции между металлом и неметаллом. Металл отдаёт электроны, а неметалл их принимает. Например, при образовании хлорида натрия:

Na → Na⁺ + e⁻
Cl + e⁻ → Cl⁻

Затем противоположно заряженные ионы притягиваются:

Na⁺ + Cl⁻ → NaCl

При растворении электролита в воде. Соли, кислоты и щёлочи в водном растворе распадаются на ионы. Например:

NaCl → Na⁺ + Cl⁻

HCl → H⁺ + Cl⁻

NaOH → Na⁺ + OH⁻

Этот процесс называется электролитической диссоциацией.

При воздействии электрического тока, высокой температуры или излучения. Под действием сильной энергии электроны могут отрываться от атомов, образуя положительные ионы и свободные электроны. Такой процесс называется ионизацией. Например:

A → A⁺ + e⁻

Ионы отличаются от исходных атомов не составом ядра, а количеством электронов. Число протонов и химический элемент при образовании обычного иона не изменяются. Например, атом натрия и ион Na⁺ имеют одинаковое ядро с 11 протонами, но разное количество электронов.

Заряд иона можно определить по разности между числом протонов и электронов. Если протонов больше, заряд положительный. Если электронов больше, заряд отрицательный. Например, частица с 12 протонами и 10 электронами имеет заряд +2, а частица с 8 протонами и 10 электронами — заряд −2.