Back to chapter

2.4:

Ionen en Ionische Ladingen

JoVE Core
Química
É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo.  Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
JoVE Core Química
Ions and Ionic Charges

Idiomas

COMPARTILHAR

Atomen zijn neutrale deeltjes met een gelijk aantal protonen en elektronen. Een element wordt bepaald door het aantal protonen, dat niet verandert;veel atomen kunnen echter een of meer elektronen winnen of verliezen om een geladen deeltje te worden. Wanneer een atoom of molecuul elektronen wint of verliest, wordt het een ion genoemd.Elektronen, die veel kleiner in massa zijn dan protonen, dragen niet significant bij aan de atomaire massa. Daarom is de atomaire massa van een ion in wezen hetzelfde als de atomaire massa van het neutrale atoom. Wanneer atomen of moleculen elektronen verliezen, worden ze kationen genoemd.Kationen hebben een positieve lading omdat ze meer protonen hebben, die een positieve lading hebben, dan elektronen, die een negatieve lading hebben. Kationen krijgen dezelfde naam als hun element, gevolgd door het woord ion. Een calciumatoom heeft 20 protonen en 20 elektronen.Het verliest twee elektronen om een calciumion te worden met 20 protonen en 18 elektronen. Omdat het nu twee positieve ladingen meer heeft dan negatieve ladingen, het heeft een totale lading van positieve twee. Het chemische symbool voor een ion wordt geschreven als het chemische symbool van het atoom met de lading op de rechter superscriptpositie.Het chemische symbool voor een calciumion wordt daarom geschreven als C-A-twee plus. Wanneer atomen of moleculen elektronen krijgen, worden ze anionen genoemd. Anionen hebben een negatieve lading omdat ze meer elektronen hebben dan protonen.Anionen worden benoemd door het achtervoegsel ide toe te voegen aan hun elementnaam. Een fluoratoom heeft 9 protonen en 9 elektronen. Fluor krijgt één elektron om een fluoride-ion te worden met 9 protonen en 10 elektronen.Omdat het nu één negatieve lading meer heeft dan positieve ladingen, heeft het een algehele negatieve lading. Het chemische symbool voor fluoride wordt geschreven als F minus. De een wordt meestal weggelaten voor ionen met een positieve of negatieve lading van een.Atomen verliezen of krijgen een bepaald aantal elektronen wanneer ze een ion vormen. Veel van de ladingen voor ionen die gevormd worden door de hoofdgroepelementen kunnen worden voorspeld met behulp van het periodiek systeem. De metalen, aan de linkerkant van het periodiek systeem, verliezen elektronen.Groep 1 alkalimetalen verliezen allemaal één elektron en hebben een positieve lading wanneer ze een ion worden. Groep 2 aardalkalimetalen verliezen twee elektronen en hebben een positieve twee lading. De niet-metalen, aan de rechterkant van het periodiek systeem, krijgen elektronen.Groep 17 halogenen krijgen één elektron en hebben een negatieve lading. Groepen 16 elementen krijgen twee elektronen en hebben een negatieve lading van twee. Veel overgangsmetalen kunnen kationen vormen met verschillende ladingen.Groep 18 edelgassen vormen over het algemeen geen ionen.

2.4:

Ionen en Ionische Ladingen

In ordinary chemical reactions, the nucleus — which contains the protons and neutrons of each atom and thus identifies the element — remains unchanged. Electrons, however, can be added to atoms by transfer from other atoms, lost by transfer to other atoms, or shared with other atoms. The transfer and sharing of electrons among atoms govern the chemistry of the elements. During the formation of some compounds, atoms gain or lose electrons to form electrically charged particles called ions.

When an atom loses electrons, it forms a positive ion called a cation. Cations have more protons than electrons. Likewise, when an atom gains electrons, it forms a negative ion called an anion. Anions have more electrons than protons.

The periodic table helps to predict whether an atom will form an anion or a cation, and also the charge of the resulting ion. Moving from the far left to the right on the periodic table, atoms of main-group metals lose enough electrons to leave them with the same number of electrons as an atom of the preceding noble gas. They form cations with a charge equal to the group number. To illustrate, an atom of an alkali metal (Group 1) loses one electron and forms a cation with a 1+ charge; an alkaline earth metal (Group 2) loses two electrons and forms a cation with a 2+ charge, and so on. For example, a neutral calcium atom, with 20 protons and 20 electrons, readily loses two electrons. This results in a cation with 20 protons, 18 electrons, and a 2+ charge. It has the same number of electrons as atoms of the preceding noble gas, argon, and is symbolized Ca2+. The name of a metal ion is the same as the name of the metal atom from which it forms, so Ca2+ is called a calcium ion.

Moving from the far right to the left on the periodic table,  atoms of nonmetal elements generally gain enough electrons to give them the same number of electrons as an atom of the next noble gas in the periodic table. They form anions with a negative charge equal to the number of groups moved left from the noble gases. For example, atoms of group 17 elements (one group left of the noble gases)  gain one electron and form anions with a 1− charge; atoms of group 16 elements (two groups left) gain two electrons and form ions with a 2− charge, and so on. For example, the neutral bromine atom, with 35 protons and 35 electrons, can gain one electron to provide it with 36 electrons. This results in an anion with 35 protons, 36 electrons, and a 1− charge. It has the same number of electrons as atoms of the next noble gas, krypton, and is symbolized Br.

The trend between the charge of the ion and position of the group on the periodic table can be used as a guide in many cases. However, its predictive value decreases when moving toward the center of the periodic table. Transition metals and some other metals often exhibit variable charges that are not predictable by their location in the table. For example, copper can form ions with a 1+ or 2+ charge, and iron can form ions with a 2+ or 3+ charge.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 2.6: Molecular and Ionic Compounds.

Leitura Sugerida

  1. Jensen, William B. "The proper writing of ionic charges." Journal of Chemical Education 89, no. 8 (2012): 1084-1085.
  2. Schmid, Roland. "The Noble Gas Configuration-Not the Driving Force but the Rule of the Game in Chemistry." Journal of chemical education 80, no. 8 (2003): 931.
  3. Gillespie, Ronald J. "Electron densities, atomic charges, and ionic, covalent, and polar bonds." Journal of Chemical Education 78, no. 12 (2001): 1688.