یون

یون به اتم یا مولکول‌هایی گفته می‌شود که بار الکتریکی اضافه داشته باشند و این بار می‌تواند منفی یا مثبت باشد. نابرابری تعداد کل الکترون‌ها با پروتون‌ها، در یک اتم یا مولکول، به آن بار خالص مثبت یا بار خالص منفی الکتریکی می‌دهد. علت تبدیل اتمها یا مولکولها در یون توانایی اتمها به گرفتن الکترون اضافی یا ازدست دادن یک یا چند الکترون می باشد.

ساختار شبکه بلوری ترکیب سدیم کلرید(NaCl) که نمونه‌ای از یک ترکیب یونی است. در این نگاره گوی ارغوانی رنگ نمایانگرکاتیون‌های سدیم (Na+) و گوی سبز نشان‌دهندهٔ آنیون‌های کلرید (Cl−)

ترکیب های یونی شکننده هستند ودر اثر ضربه خرد می شوند همچنین این مواد در حالت جامد رسانای جریان الکتریکی نیستند اما در بعضی از موارد، حالت ذوب یا محلول ترکیبات یونی می توانند رسانای الکتریکی باشد مانند محلول آب و نمک.

با استفاده از روش‌های فیزیکی یا شیمیایی، از طریق یونیزاسیون می‌توان این پدیده را ایجاد کرد. از نگاه فیزیکی، یونی که از یک اتم تشکیل شده باشد یون اتمی یا یون تک اتمی (مونواتمیک) نامیده می‌شود، و اگر آن یون از دو یا چند اتم تشکیل شده باشد، آن را یک یون مولکولی یا یون چنداتمی (پلی‌اتمیک) می‌گویند. از نگاه شیمیایی، اگر یک اتم خنثی، یک یا چند الکترون خود را از دست بدهد، دارای بار خالص مثبت و به عنوان یک کاتیون شناخته می‌شود، و برعکس؛ اگر یک اتم خنثی الکترون بیشتری به دست آورد، دارای بار خالص منفی و به عنوان یک آنیون شناخته می شود؛ بنابراین:

  • کاتیون: یونی است که بار مثبت دارد.
  • آنیون: یونی است که بار منفی دارد.
بین ۲ ماده با بارهای هم‌نام، نیروی رانش ایجاد می‌شود و برعکس؛ بین ۲ ناهم‌نام ربایش بوجود می‌آید.

به سبب ناهمگونی بار الکتریکی خود، کاتیون‌ها و آنیون‌ها یکدیگر را به آسانی جذب و تشکیل ترکیبات یونی مانند نمک را ممکن می‌سازند: (ویژگی‌های بار الکتریکی در رابطه با نیروی «رانش و ربایش» را ببینید).

در مورد یونیزاسیون فیزیکی یک رسانه (واسطه)، مانند یک گاز، آنچه به عنوان «جفت یون» شناخته شده توسط تأثیر یون ایجاد می‌شود، و هر جفت شامل یک الکترون آزاد و یک یون مثبت است.[1]ترکیب های یونی شکننده هستند ودر اثر ضربه به راحتی خرد می شوند . این مواد در حالت جامد رسانای جریان الکتریکی نیستند اما در بعضی از موارد، حالت ذوب یا محلول ترکیبات یونی می توانند رسانای الکتریکی باشد مانند محلول آب و نمک.

انرژی یونیزاسیون

برای یونیزاسیون باید انرژی برابر با مقدار انرژی بستگی در اتم به بار الکتریکی اول وارد شود تا الکترون خارج گردد.

انرژی‌های یونیزاسیون پنج عنصر اول جدول تناوبی بر حسب کیلوکالری بر مول
عدد اتمینام عنصرانرژی اولانرژی دومانرژی سومانرژی چهارمانرژی پنجم
۱هیدروژن۳۱۴
۲هلیوم۵۶۷۱۲۵۴
۳لیتیم۱۲۵۱۷۴۳۲۸۲۲
۴برلیم۲۱۴۴۲۰۳۵۵۰۵۰۲۰
۵بور۱۹۱۵۷۹۸۷۴۵۹۸۲۷۸۴۵

روش‌های یونیزاسیون

برای یونیزاسیون باید انرژی به نحوی باعث خارج یا وارد شدن الکترون شود و حالا می‌تواند این با فوتون، جریان‌های الکتریکی، گرما و… باشد.[2]تشعشع گاما به دلیل طول موج پایین و انرژی زیاد می‌تواند برای این کار مناسب تر از دیگر تشعشعات باشد.

یون‌های رایج
یون‌های معروف
نکته مهم: کاتیون‌های عناصر واسطه اگر زیرلایه d ناقص داشته باشند رنگی اند. نام فرمول نام تاریخی
کاتیون‌های ساده
آلومینیومAl3+
کلسیمCa2+
مس(II)Cu2+کوپریک
هیدروژنH+
آهن(II)Fe2+فرو
آهن(III)Fe3+فریک
منیزیمMg2+
جیوه(II)Hg2+مرکوریک
پتاسیمK+کالیک
نقرهAg+
سدیمNa+ناتریک
کاتیون‌های چند اتمی
آمونیومNH+
4
هیدرونیومH3O+
جیوه(I)Hg۲+
2		مرکوروس
آنیون‌های رایج
نام فرمول فرمول نام دیگر
آنیون‌های ساده
کلریدCl−
فلوئوریدF−
برمیدBr−
اکسیدO2−
اکسانیون‌ها
کربناتCO۲−
3
هیدروژن کربناتHCO−
3		بی‌کربنات
هیدروکسیدOH−
نیتراتNO−
3
فسفاتPO۳−
4
سولفاتSO۲−
4
آنیون‌های از اسیدهای ارگانیک
استاتCH
3COO−
استاتین
فرماتHCOO−
متائونات
اگزالاتC
2O۲-
۴		استونات
سیانیدCN−

[3]

کاربردهای مواد یونیزه

مواد یونیزه تاکنون به دلیل خواص شگفت انگیزشان کاربردهای فراوانی یافته‌اند. ازجمله:

۱-فضاپیمای یونی[4]

۲-رایانه‌های کوانتمی[5]

۳-قرار دادن ستارگان متغیر در نمودار H-R یا هرتروسپرگ-راسل[6]

۴-داروسازی (ساخت قرص‌های آهن)

۵-فناوری نانو

۶-کمربند ون آلن در زمین و لوله‌های موسوم به خرمن در خورشید[7]

۷-باریکه‌های یونی پدیده‌های تازه‌ای هستند که کاربردهای آن بسیار است از این کاربردها می‌توان در رادیو-تلویزیون، بیوفیزیک، تکنولوژی چیپها، میکروسکوپ هسته‌ای، میکروفوتونیک، شتابدهنده‌ها و سلاح‌ها اشاره کرد.[3]

یون تماشاگر

یونی که طی یک واکنش آبی در محیط وجود دارد ولی در واکنش شرکت نمی‌کند.

یون‌های دوقطبی(Zweitterion)

حالتی از آمینواسید که در اثر خنثی شدن درونی پدید آید، پروتون گروه COOH- که حالت اسیدی دارد به گروه NH2- که حالت بازی دارد منتقل می‌شود و گروه‌های -COO-و +NH3- به وجود می‌آیند.[8]

جستارهای وابسته
در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ یون موجود است.

منابع
  1. Knoll, Glenn F (1999). Radiation detection and measurement (3rd ed.). New York: Wiley. ISBN 0-471-07338-5.
  2. الکتروشیمی مقدماتی نویسنده مرتضی خلخالی
  3. ویکی‌پدیای انگلیسی
  4. فیلم آموزشی Space
  5. مجله رایانه خیر شماره ۲۴
  6. کتاب نجوم اخترفیزیک مقدماتی نوشته زیلیک صفحهٔ ۲۵۱
  7. فیزیک پلاسما، نوشته استروک، فصل اول
  8. مورتیمر، چارلز (۱۳۹۲). شیمی عمومی 2. دوم. تهران: نشر علوم دانشگاهی. ص. ۴۹۶.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.