Tất tần tật mọi thứ bạn cần biết về Ion

Định nghĩa thuật ngữ hóa học của ion

Một ion được định nghĩa là một  nguyên tử hoặc phân tử đã thu được hoặc mất một hoặc nhiều electron hóa trị của nó , mang lại cho nó một điện tích dương hoặc điện tích âm. Nói cách khác, có sự mất cân bằng về số lượng proton (hạt tích điện dương) và electron (hạt tích điện âm) trong một loài hóa học.

Thuật ngữ “ion” được giới thiệu bởi nhà hóa học và vật lý học người Anh Michael Faraday vào năm 1834 để mô tả các loài hóa học di chuyển từ điện cực này sang điện cực khác trong dung dịch nước. Từ ion xuất phát từ tiếng Hy Lạp ion hoặc ienai , có nghĩa là “đi”. Mặc dù Faraday không thể xác định được các hạt chuyển động giữa các điện cực, anh biết các kim loại hòa tan vào dung dịch ở một điện cực và một kim loại khác được lắng đọng từ dung dịch ở điện cực kia, do đó vật chất phải di chuyển dưới tác động của dòng điện.

Ví dụ về các ion: Hạt alpha He 2+ , hydroxit OH –

Cation và anion

Các ion có thể được nhóm thành hai loại lớn: cation và anion. Các cation là các ion mang điện tích dương vì số lượng proton trong loài lớn hơn số lượng electron. Công thức cho một cation được biểu thị bằng một siêu ký tự theo công thức cho biết số lượng điện tích và dấu “+”. Một số, nếu có, đi trước dấu cộng. Nếu chỉ có dấu “+”, điều đó có nghĩa là khoản phí là +1. Ví dụ: Ca 2+ chỉ ra một cation có điện tích +2.

Anion là các ion mang điện tích âm. Trong các anion, có nhiều electron hơn proton. Số lượng neutron không phải là một yếu tố trong việc một nguyên tử, nhóm chức hoặc phân tử là một anion. Giống như cation, điện tích trên anion được chỉ định bằng cách sử dụng siêu ký tự sau một công thức hóa học. Ví dụ, Cl – là ký hiệu cho anion clo, mang một điện tích âm duy nhất (-1). Nếu một số được sử dụng trong siêu ký tự, nó đứng trước dấu trừ. Ví dụ, anion sunfat được viết là SO 4 2- .

Một cách để nhớ các định nghĩa của cation và anion là nghĩ về chữ “t” trong cation từ trông giống như một biểu tượng cộng. Chữ “n” trong anion là chữ cái bắt đầu trong từ “phủ định” hoặc là một chữ cái trong từ “anion”.

Bởi vì chúng mang điện tích trái dấu, cation và anion bị hút vào nhau. Cation đẩy lùi các cation khác; anion đẩy lùi các anion khác. Do sự hấp dẫn và lực đẩy giữa các ion, chúng là loài hóa học phản ứng. Các cation và anion dễ dàng tạo thành các hợp chất với nhau, đặc biệt là muối. Bởi vì các ion được tích điện, chúng bị ảnh hưởng bởi từ trường.

Các ion đơn nguyên tử và các ion đa nguyên tử

Nếu một ion bao gồm một nguyên tử đơn, nó được gọi là ion đơn nguyên. Một ví dụ là ion hydro, H + . Trong một ion bao gồm hai hoặc nhiều nguyên tử, nó được gọi là ion đa nguyên tử hoặc ion phân tử. Một ví dụ về ion đa nguyên tử là anion dicromat, Cr 2 O 7 2- .

Định nghĩa bán kính ion

Bán kính ion là số đo của ion nguyên tử trong mạng tinh thể. Đó là một nửa khoảng cách giữa hai ion hầu như không chạm vào nhau. Do ranh giới của lớp vỏ điện tử của một nguyên tử hơi mờ, nên các ion thường được xử lý như thể chúng là những quả cầu rắn cố định trong một mạng tinh thể.

Bán kính ion có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn bán kính nguyên tử (bán kính nguyên tử trung tính của một nguyên tố), tùy thuộc vào điện tích của ion. Các cation thường nhỏ hơn các nguyên tử trung tính vì một electron bị loại bỏ và các electron còn lại được kéo chặt hơn về phía hạt nhân. Một anion có thêm một electron, làm tăng kích thước của đám mây electron và có thể làm cho bán kính ion lớn hơn bán kính nguyên tử.

Các giá trị cho bán kính ion rất khó thu được và có xu hướng phụ thuộc vào phương pháp được sử dụng để đo kích thước của ion. Giá trị tiêu biểu cho bán kính ion sẽ là từ 30 giờ chiều (0,3) đến 200 giờ chiều (2). Bán kính ion có thể được đo bằng phương pháp tinh thể học tia X hoặc các kỹ thuật tương tự.

Xu hướng bán kính ion trong bảng tuần hoàn

Bán kính ion và bán kính nguyên tử theo cùng một xu hướng trong bảng tuần hoàn: Khi bạn di chuyển từ trên xuống dưới, một nhóm phần tử (cột) bán kính ion tăng lên. Điều này là do lớp vỏ điện tử mới được thêm vào khi bạn di chuyển xuống bảng tuần hoàn. Điều này làm tăng kích thước tổng thể của nguyên tử.

Khi bạn di chuyển từ trái sang phải qua một khoảng thời gian phần tử (hàng), bán kính ion sẽ giảm. Mặc dù kích thước của hạt nhân nguyên tử tăng lên với số lượng nguyên tử lớn hơn di chuyển trong một khoảng thời gian, bán kính ion và nguyên tử giảm. Điều này là do lực dương hiệu quả của hạt nhân cũng tăng lên, kéo theo các electron chặt hơn. Xu hướng đặc biệt rõ ràng với các kim loại, tạo thành cation. Những nguyên tử này mất electron ngoài cùng của chúng, đôi khi dẫn đến mất toàn bộ vỏ electron. Tuy nhiên, bán kính ion của các kim loại chuyển tiếp trong một khoảng thời gian không thay đổi rất nhiều từ nguyên tử này sang nguyên tử tiếp theo gần đầu chuỗi.

Biến thể trong Bán kính Ionic

Không phải bán kính nguyên tử hay bán kính ion của nguyên tử là một giá trị cố định. Cấu hình hoặc xếp chồng các nguyên tử và ion ảnh hưởng đến khoảng cách giữa các hạt nhân của chúng. Các vỏ electron của các nguyên tử có thể chồng lên nhau và làm như vậy bởi các khoảng cách khác nhau, tùy thuộc vào hoàn cảnh.

Bán kính nguyên tử “chỉ vừa chạm” đôi khi được gọi là bán kính van der Waals do lực hút yếu từ lực van der Waals chi phối khoảng cách giữa các nguyên tử. Đây là loại bán kính thường được báo cáo cho các nguyên tử khí cao quý. Khi các kim loại liên kết cộng hóa trị với nhau trong một mạng tinh thể, bán kính nguyên tử có thể được gọi là bán kính cộng hóa trị hoặc bán kính kim loại. Khoảng cách giữa các phần tử phi kim cũng có thể được gọi là bán kính cộng hóa trị .

Khi bạn đọc biểu đồ bán kính ion hoặc giá trị bán kính nguyên tử, rất có thể bạn sẽ thấy hỗn hợp bán kính kim loại, bán kính cộng hóa trị và bán kính van der Waals. Đối với hầu hết các phần, sự khác biệt nhỏ trong các giá trị đo không nên là mối quan tâm. Điều quan trọng là hiểu được sự khác biệt giữa bán kính nguyên tử và ion, các xu hướng trong bảng tuần hoàn và lý do của các xu hướng.

Định nghĩa hiệu ứng ion thường gặp

Hiệu ứng ion thông thường mô tả hiệu ứng ức chế ion hóa chất điện phân khi một chất điện phân khác được thêm vào có chung một ion chung .

Hiệu ứng ion thông thường hoạt động như thế nào?

Một sự kết hợp của muối trong dung dịch nước sẽ ion hóa theo các sản phẩm hòa tan , là các hằng số cân bằng mô tả hỗn hợp của hai pha. Nếu các muối chia sẻ một cation hoặc anion chung, cả hai đều góp phần vào nồng độ của ion và cần được đưa vào tính toán nồng độ. Khi một muối hòa tan, nó ảnh hưởng đến mức độ muối khác có thể hòa tan, về cơ bản làm cho nó ít tan. Nguyên tắc của Le Chatelier nói rằng trạng thái cân bằng sẽ chuyển sang chống lại sự thay đổi khi thêm nhiều chất phản ứng được thêm vào.

Ví dụ về hiệu ứng ion chung

Ví dụ, hãy xem xét những gì xảy ra khi bạn hòa tan clorua chì (II) trong nước và sau đó thêm natri clorua vào dung dịch bão hòa. Clorua chì (II) tan ít trong nước, dẫn đến trạng thái cân bằng sau: PbCl 2 (s) ⇆ Pb 2+ (aq) + 2Cl – (aq)

Dung dịch thu được chứa gấp đôi số ion clorua và ion chì. Nếu bạn thêm natri clorua vào dung dịch này, bạn có cả clorua chì (II) và natri clorua có chứa anion clo. Natri clorua ion hóa thành các ion natri và clorua: NaCl (s) ⇆ Na + (aq) + Cl – (aq)

Các anion clo bổ sung từ phản ứng này làm giảm độ hòa tan của clorua chì (II) (hiệu ứng ion chung), làm thay đổi trạng thái cân bằng phản ứng clorua chì để chống lại việc bổ sung clo. Kết quả là một số clorua được loại bỏ và tạo thành clorua chì (II).

Hiệu ứng ion phổ biến xảy ra bất cứ khi nào bạn có một hợp chất hòa tan ít. Các hợp chất sẽ trở nên ít hòa tan trong bất kỳ giải pháp có chứa một ion phổ biến. Trong khi ví dụ clorua chì có một anion chung, nguyên tắc tương tự áp dụng cho một cation chung.

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở ngân hàng, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu! Nếu các bạn phát hiện sai sót gì trong bài, có thể liên hệ với anh ấy qua Facebook bên dưới. Hoặc nếu bạn muốn trò chuyện về Khoa học, hãy kết bạn luôn nào <3

Related Articles

Back to top button