- Views 0
- Likes 0
یون یکی از ذرات اتمی حاوی بار الکتریکی است که می توان به دو روش شیمیایی و فیزیکی آن را تولید کرد. اگر یک اتم خنثی یک یا چند الکترون از دست بدهد دارای بار مثبت شده و به عنوان کاتیون شناخته می شود. اگر اتمی الکترون دریافت کند دارای بار منفی می شود و به عنوان آنیون شناخته می شود.
به عنوان مثال هنگامی که سدیم (Na) الکترون از دست می دهد به یون مثبت +Na تبدیل می شود و وقتی که کلر (Cl) الکترون می گیرد به یون منفی – Cl تبدیل می شود. هنگام نوشتن فرمول شیمیایی یک یون بار خالص آن بلافاصله پس از ساختار شیمیایی مولکول/اتم به صورت فوق نوشته می شود.
اگر یک یون تنها از یک نوع اتم تشکیل شده باشد می توان آن را یون اتمی یا یون تک اتمی نامید. از طرف دیگر اگر یونی از دو یا چند اتم تشکیل شده باشد می توان آن را یون چند اتمی یا یون مولکولی نامید.
سایقه معرفی واژه «یون» به شیمی دان و فیزیکدان برجسته انگلیسی مایکل فارادی در سال ۱۸۳۴ تعلق دارد. او از این اصطلاح برای توصیف ترکیب شیمیایی که از یک الکترود به محلول آبی حرکت می کند، استفاده کرد .
اصطلاح یون از کلمه یونانی یون گرفته شده است که به معنی «رفتن» است. اگرچه فارادی هرگز حرکت ذرات را از یک الکترود به الکترود دیگر تشخیص نداد، اما آزمایشات انجام شده وی را به این نتیجه رساند که فلزات تمایل به حل شدن در محلول های خاصی به نام الکترولیت دارند در حالی که ممکن است در الکترود دیگر رسوب تشکیل بدهند. این بدان معناست که باید در ماده ای که تحت تاثیر جریان الکتریکی قرار دارد حرکتی وجود داشته باشد.
یونها چگونه تشکیل می شوند؟
روش های مختلفی برای به وجود آمدن یونها وجود دارد. به عنوان مثال، برخورد خود به خودی بین مولکول های یک مایع یا ترکیب مایع – گازی می تواند منجر به حذف یکی از الکترون ها از اتم/مولکول شود. درنتیجه این منجر به تشکیل یک یون با بار مثبت و یک الکترون آزاد می شود.
این نوع یونیزاسیون معمولا با عنوان یونیزاسیون فیزیکی شناخته می شود. الکترون آزاد نیز ممکن است به اتم یا مولکول دیگری متصل شود و در نتیجه یک آنیون با بار منفی جدید ایجاد شود.
یکی دیگر از فرایندهای مهم که از طریق آن می توان یون ها را ایجاد کرد، از طریق فعل و انفعالات شیمیایی است. به عنوان مثال، هنگامی که یک ترکیب یونی مانند نمک در یک حلال مناسب (مانند آب) حل می شود اتم های تشکیل دهنده نمک تجزیه می شوند و یون های آزاد تشکیل می دهند. وقتی نمک معمولی که به کلرید سدیم نیز معروف است در آب حل شود، تجزیه می شود تا کاتیون های سدیم و آنیون های کلرید تشکیل شود.
سایر فرایندهای قابل توجه که از طریق آنها می توان یون ها را تشکیل داد شامل عبور جریان مستقیم از محلول های رسانای خاص است که منجر به تشکیل یون در محلول می شود.همچنین به انحلال آندها از طریق فرآیند یونیزاسیون مقدار زیادی یون آزاد ایجاد می کند.
خواص یونها
یونها در فاز گازی به شکل یونهای جداگانه وجود دارند اما در فازهای متراکم به صورت کاتیونها و آنیونها وجود دارند که از نظر الکتریکی ترکیباتی خنثی هستند. این ذرات در محلول ها به صورت الکترولیت وجود دارند و ممکن است برای مهاجرت محدود یا نسبتا آزاد باشند.
یونها در حالت گازی ایده آل که یونهای جدا شده یا برهنه نامیده می شوند فاقد قدرت برهم کنش با سایر ذرات یا محیط اطراف هستند و معمولا تک اتمی هستند یا از تعداد کمی اتم تشکیل شده اند.
ویژگی های اولیه یونهای مجزا میزان بار الکتریکی و جرم آنها است. برخی دیگر از ویژگی های یونهای مجزا حساسیت مغناطیسی، قطبی بودن و نرمی/سختی است.
در فازهای متراکم برای یونها می توان اندازه های مشخصی تعیین کرد که به دلیل وجود دافعه قوی مدارهای الکترونی است. ویژگی یونهای موجود در محلول ها با مقادیر ترمودینامیکی از جمله ظرفیت حرارتی مولار استاندارد و آنتروپی مشخص می شود.
انواع یون
توجه داشته باشید که هنگام بحث تبدیل اتم به یون فقط الکترون ها هستند که اضافه یا حذف می شوند. زیرا افزودن یا حذف پروتون ها کل هویت عنصر را تغییر می دهد نه فقط بار آن.
یون های مثبت و منفی نام های خاصی دارند. یونهای مثبت کاتیون و یونهای منفی آنیون نامیده می شوند . یک راه برای به خاطر سپردن این اسامی این است که در مورد پیشوند «anti» فکر کنید که به طور کلی دارای مفهوم منفی است درست مانند یک آنیون دارای بار منفی. یونها می توانند اتم ها، مولکول ها یا ترکیبات واحدی باشند.
یونهای تک اتمی از یک اتم دارای بار تشکیل شده اند، یون های چند اتمی، گروهی از اتم ها هستند که به هم متصل شده اند و دارای بار مثبت یا منفی کلی هستند و به آنها یون های چند ظرفیتی نیز گفته می شود.
این آنیون ها و کاتیون ها، خواه تک اتمی باشند یا چند اتمی اگر بار یکسانی داشته باشند واکنش مشابهی با یکدیگر خواهند داشت. مثلا کاتیون +H با آنیون -Cl پیوند ایجاد می کند تا HCl یا کلرید هیدروژن تشکیل شود. یک کاتیون +H نیز با یک یون فلوئور -F واکنش نشان داده و HF یا فلوراید هیدروژن را تشکیل می دهد. یون هیدروژن با آنیون فلوئور و آنیون کلر واکنش یکسانی نشان می دهد زیرا هر دو آنیون دارای بار یکسانی هستند.
اگر یونی حاوی الکترون های جفت نشده باشد، یون رادیکال نامیده می شود که بسیار واکنش پذیر است. یونهای چند اتمی حاوی اکسیژن مانند کربنات و سولفات را اکسی آنیون می نامند. یونهای مولکولی که حداقل دارای یک پیوند کربن به هیدروژن هستند یونهای آلی نامیده می شوند.
