Атомите и йони са микроскопични частици, които се състоят от ядро и електрони, орбитиращи около него. Основната, но не и единствената разлика между тези частици е, че йонът носи определен заряд, но атомът не го прави.
Обща информация за атомите и йони
Атомът е най-малката частица на веществото, която има всички свои свойства. Радиусът на един атом се измерва в пикометри (метри). Атом е електрически неутрален, тоест безредна структура, състояща се от ядро и електрони, въртящи се около него. Ядрото на един атом се състои от протони и неутрони, които също се наричат субатомни частици. Протонът носи положителен заряд, модул равен на заряда на електрон. Неутроните нямат такса. Броят на електроните в атом съответства на броя на протоните в ядрото, което прави атома като цяло електрически неутрален.
атом
Йонът е неелементарна частица, която носи положителен или отрицателен заряд. Получава се йон в процеса на отделяне или свързване на електрон към атом или група от атоми. Йон с отрицателен заряд (атом с излишък от електрони) се нарича анион, а йон с положителен заряд (атом с липса на електрони) се нарича катион.
йони
Как става образуването на йони
Йон се образува от атом в процес, наречен йонизация. Катионът се образува, когато електрон в атом получава енергия за йонизация, което му дава възможност да преодолее потенциална бариера и се отдалечава от атома, преодолявайки силите на електростатичното привличане. Процесът на образуване на аниони става с освобождаването на енергия, когато един атом получи допълнителен електрон.
Йонизация може да възникне поради повишаване на температурата, излагане на електрическо поле, рентгеново излъчване или осветление.
Йонизация на газ
Някои атоми не образуват отрицателни йони. Например, инертните газове поради напълно завършено външно електронно ниво не могат да свържат друг електрон. Инертните газове не реагират с други вещества при нормални условия. Енергията на йонизацията на инертните газове е много висока в сравнение с атомите на други химични елементи - от 10,8 eV за радон до 24,6 eV за хелий. Енергията на йонизацията е толкова важна, че образуването на инертни газови йони се усложнява.Всички алкални метали (рубий, натрий, калий, литий, цезий, Франция) са добри редуциращи агенти, тоест те лесно дават електрони на други атоми, превръщайки се в положително заредени йони. Това се случва поради ниската йонизационна енергия - до 5 eV. Франция е най-силният редуциращ агент. Атомите на този елемент отделят електрони по-лесно от другите, поради много ниската енергия на йонизация. Алкалните метали имат само един валентен електрон и е по-лесно да се раздават, отколкото да се прикрепят седем електрона, за да се завърши енергийното ниво. Алкалните метали могат да се превърнат в положително заредени йони просто чрез излагане на светлина.
Водородът има подобно свойство. Атомът му има един единствен електрон и лесно се отдава, образувайки катион.
Халогените - флуор, бром, йод, хлор и астатин (елементи, които са в основната подгрупа на 7-ма група на периодичната таблица) имат висока електронегативност - свойството да изместват общи електронни двойки в съединението. Те лесно образуват аниони, защото вече имат 7 електрона на външното ниво, а само един липсва, за да завърши нивото. Бромът, хлорът, йодът и астатинът могат да образуват както отрицателни, така и положителни йони при контакт с повече електроотрицателни елементи. Флуорът никога не образува положителни йони, тъй като е елементът с най-висока електроотрицателност и има висока йонизационна енергия.
Какво общо имат един атом и йон?
Атомът и йонът на един и същ елемент имат еднакъв брой протони и неутрони в ядрото.
Йонът е обозначен със същия символ като съответния химичен елемент в периодичната таблица, само стойността на заряда е посочена вдясно.
Разлики между атом и йон
Основната разлика между атом и йон е, че йонът е заредена частица и атомът не е зареден.
Също така, атомът и йонът на един и същ елемент се различават по маса поради разликата в броя на електроните. Катионът има по-малка маса от атом на същия елемент и съответно анионът е по-голям. Разликата между масата на атом и масата на един йон е кратна на масата на един електрон.
Йони, за разлика от атомите, не притежават свойствата на просто вещество. Пример за това са йодните кристали, които имат тъмносин цвят, в газообразно състояние той е лилав, а йоните му са безцветни. Йодните йони не дават цветна реакция с нишесте и не са токсични, за разлика от кристалите.
Подобен пример - мед. Този метал има златисточервен цвят, а неговите йони са зелено-сини..
калий - сребърен метал, чиито атоми активно реагират с вода, докато йоните на това вещество нямат това свойство. Същата разлика е характерна за свойствата на атомите и йони на натрий.
Водородният катион в реакция с амоняк образува амониев йон. За молекулата на водорода такава реакция не е характерна.
Атомите не се срещат в природата сами по себе си, за разлика от йони. Изключение правят само инертните газове, които реагират с други елементи само в екстремни условия. Ако един йон се образува от няколко атома, тогава той значително се различава от атома по размер и структура. За разлика от атом, йонът не принадлежи на елементарни частици.Йони имат пълно външно енергийно ниво - на него има 8 електрона. Никакви атоми освен инертни газове не притежават това свойство..
