NộI Dung
- TL; DR (Quá dài; Không đọc)
- Một ion là gì?
- Các cation được hình thành như thế nào?
- Anions hình thành như thế nào?
Hầu hết các nguyên tử và phân tử chúng ta gặp phải đều trung hòa về điện, nhưng các ion đóng vai trò quan trọng trong tự nhiên. Các nguyên tử tích điện này có thể là các cation tích điện dương hoặc các anion tích điện âm. Cation và Anion hình thành theo những cách khác nhau. Đối với các cation, sự mất đi của một điện tử khiến chúng có điện tích dương, trong khi đối với các anion, việc bổ sung một điện tử khiến chúng có điện tích âm. Hiểu được các quá trình đằng sau điều này, bao gồm năng lượng ion hóa và ái lực điện tử của các nguyên tử khác nhau, giúp bạn thấy tại sao một số nguyên tử nhất định trở thành ion dễ dàng hơn các nguyên tử khác và điều gì gây ra nó.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Các cation là các ion tích điện dương được hình thành khi một nguyên tử mất electron thông qua quá trình ion hóa. Lượng năng lượng cần thiết để làm điều này được gọi là năng lượng ion hóa
Các anion là các ion tích điện âm được hình thành khi một nguyên tử thu được một electron. Năng lượng trong quá trình này được gọi là ái lực điện tử.
Một ion là gì?
Nguyên tử có ba thành phần chính: proton, electron và neutron. Các neutron trung hòa về điện và mặc dù chúng đóng vai trò quan trọng trong vật lý hạt nhân, chúng không liên quan đến sự hình thành các ion vì chúng không ảnh hưởng đến điện tích của nguyên tử mà chúng đang ở. Các proton tích điện dương và chúng chiếm giữ hạt nhân trung tâm của nguyên tử cùng với neutron. Electron là phần tích điện âm của nguyên tử và chúng chiếm một "đám mây xung quanh bên ngoài hạt nhân. Electron và proton có điện tích bằng nhau nhưng ngược chiều nhau và trong các dạng nguyên tố tự nhiên, có số lượng bằng nhau của mỗi nguyên tử Điều này có nghĩa là các nguyên tố trung hòa về điện vì các điện tích từ các proton và electron triệt tiêu lẫn nhau.
Một ion là một nguyên tử tích điện.Nếu một nguyên tử thu được một electron, điện tích âm lớn hơn điện tích dương và toàn bộ nguyên tử tăng điện tích âm. Những ion này được gọi là anion. Nếu nguyên tử mất một electron, thì có điện tích dương nhiều hơn điện tích âm và toàn bộ nguyên tử trở thành một ion tích điện dương. Điều này được gọi là một cation.
Các cation được hình thành như thế nào?
Các cation được hình thành khi một nguyên tử trung tính mất một electron. Kim loại dễ bị mất electron do sự sắp xếp của các electron xung quanh hạt nhân. Các electron chiếm các quỹ đạo khác nhau xung quanh hạt nhân, và chúng có thể được nhóm thành các mức năng lượng khác nhau. Một electron trong quỹ đạo có mức năng lượng cao nằm cách xa hạt nhân. Các nguyên tử có mức năng lượng bên ngoài đầy đủ là ổn định, nhưng nếu có một số lượng nhỏ electron ở mức năng lượng bên ngoài, chúng dễ bị mất electron. Các electron trong các mức năng lượng đầy đủ Khiên che chắn rất nhiều điện tích dương từ hạt nhân. Kết quả là, các electron bên ngoài chỉ liên kết yếu với hạt nhân.
Các cation được hình thành do quá trình ion hóa khi cung cấp đủ năng lượng cho electron (chẳng hạn như ánh sáng của năng lượng đủ cao) để tách nó ra khỏi lực hút của hạt nhân. Năng lượng cần thiết để làm điều này được gọi là năng lượng ion hóa. Năng lượng ion hóa đầu tiên cho bạn biết bạn cần bao nhiêu năng lượng để loại bỏ một điện tử; năng lượng ion hóa thứ hai cho bạn biết cần bao nhiêu để loại bỏ cái thứ hai, v.v.
Bạn có thể tìm ra điện tích trên ion kết quả dựa trên nhóm của bảng tuần hoàn mà nguyên tố nằm trong. Ví dụ, natri nằm trong nhóm 1 và nó tạo thành cation với điện tích +1. Magiê nằm trong nhóm 2, và nó tạo thành một cation có điện tích +2 sau khi mất hai electron để ion hóa. Nhôm nằm trong nhóm 3 và tạo thành cation +3. Thay vào đó, các nguyên tố nhóm 4 không có dạng ion ion và các nguyên tố nhóm cao hơn tạo thành các anion.
Anions hình thành như thế nào?
Anion hình thành bởi quá trình ngược lại với cation. Thay vì mất một electron, các nguyên tử phi kim có thể thu được một electron. Điều này là do mức năng lượng bên ngoài của họ gần đầy. Thuật ngữ ái lực điện tử mô tả xu hướng các nguyên tử trung tính thu được electron. Giống như năng lượng ion hóa, nó có các đơn vị năng lượng, nhưng không giống như năng lượng ion hóa, nó có giá trị âm vì năng lượng được giải phóng khi các electron được thêm vào, trong khi nó được hấp thụ khi các electron bị loại bỏ.
Nhìn chung, các nguyên tố trong các nhóm cao hơn (nằm xa bên phải trên bảng tuần hoàn) có ái lực điện tử cao hơn và các nguyên tố ở hàng cao hơn trong nhóm của chúng (xa hơn về phía trên của bảng tuần hoàn) có ái lực điện tử cao hơn. Sự giảm ái lực điện tử khi bạn di chuyển xuống một cột nhất định có liên quan đến khoảng cách tăng giữa lớp vỏ ngoài và hạt nhân, cũng như sự che chắn từ các electron khác ở mức năng lượng thấp hơn. Sự gia tăng mối quan hệ khi bạn di chuyển từ trái sang phải là do mức năng lượng tiến gần hơn đến mức bị chiếm đóng hoàn toàn.
Đối với các cation, nhóm nguyên tố cho bạn biết điện tích tương ứng sẽ là bao nhiêu. Phí kết quả là số nhóm trừ tám. Clo, trong nhóm 7, tạo thành một anion với điện tích −1 và oxy, trong nhóm 6, tạo thành một cation với điện tích −2.