Что такое анионы и катионы в химии
Вещество и его строение, модель атома
Сколько электронов в атоме и где их искать?
3. Ион
А.е.м., моль, концентрация
Молекулы, химические соединения
Степень окисления. Окислитель. Восстановитель. Редокс
Электрохимия. Электролиз. Гальванические элементы
Химическая термодинамика, система, энтальпия
Сколько времени займёт реакция? Что влияет на скорость реакции?
Равновесие обратимых реакций. Принцип Ле Шателье. Влияние внешних факторов на равновесие
Мера беспорядка, энергия вселенной, свободная энергия Гиббса
Основные классы химических соединений. Классификация
Неорганическая химия
Органическая химия
Прикладная химия
Участников: 371
Присоединиться
Число электронов в ионе
Количество электронов в нейтральном атоме равно количеству протонов в ядре, например, у хрома (24Cr) 24 протона, соответствено, вокруг ядра вращается 24 электрона. Как было рассказано в статье «электронная конфигурация атома», каждый электрон двигается по некой орбитали, то есть обладает заданным количеством энергии.
Если ион образован из-за потери электрона, то заряд иона становится положительным (электрон имеет отрицательный заряд), схема для запоминания:
Аналогично при присоединении электрона:
Энергия ионизации
| # | Элемент | Название | кДж/моль |
|---|---|---|---|
| 1 | H | Водород | 1312 |
| 2 | He | Гелий | 2373 |
| 3 | Li | Литий | 520 |
| 4 | Be | Бериллий | 899.5 |
| 5 | B | Бор | 801 |
| 6 | C | Углерод | 1086 |
| 7 | N | Азот | 1402 |
| 8 | O | Кислород | 1314 |
| 9 | F | Фтор | 1681 |
| 10 | Ne | Неон | 2080.7 |
| 11 | Na | Натрий | 495 |
| 12 | Mg | Магний | 738 |
| 13 | Al | Алюминий | 578 |
| 14 | Si | Кремний | 787 |
| 15 | P | Фосфор | 1012 |
| 16 | S | Сера | 1000 |
| 17 | Cl | Хлор | 1251 |
| 18 | Ar | Аргон | 1520.6 |
| 19 | K | Калий | 418.8 |
| 20 | Ca | Кальций | 590 |
| 21 | Sc | Скандий | 633.1 |
| 22 | Ti | Титан | 658.8 |
| 23 | V | Ванадий | 650.9 |
| 24 | Cr | Хром | 652.9 |
| 25 | Mn | Марганец | 717.3 |
| 26 | Fe | Железо | 762.5 |
| 27 | Co | Кобальт | 760.4 |
| 28 | Ni | Никель | 737.1 |
| 29 | Cu | Медь | 745.5 |
| 30 | Zn | Цинк | 906.4 |
| 31 | Ga | Галлий | 578.8 |
| 32 | Ge | Германий | 762 |
| 33 | As | Мышьяк | 947 |
| 34 | Se | Селен | 941 |
| 35 | Br | Бром | 1142 |
| 36 | Kr | Криптон | 1350.8 |
| 37 | Rb | Рубидий | 403 |
| 38 | Sr | Стронций | 549 |
| 39 | Y | Иттрий | 600 |
| 40 | Zr | Цирконий | 640.1 |
| 41 | Nb | Ниобий | 652.1 |
| 42 | Mo | Молибден | 684.3 |
| 43 | Tc | Технеций | 702 |
| 44 | Ru | Рутений | 710.2 |
| 45 | Rh | Родий | 719.7 |
| 46 | Pd | Палладий | 804.4 |
| 47 | Ag | Серебро | 731 |
| 48 | Cd | Кадмий | 867.8 |
| 49 | In | Индий | 558.3 |
| 50 | Sn | Олово | 709 |
| 51 | Sb | Сурьма | 834 |
| 52 | Te | Теллур | 869 |
| 53 | I | Иод | 1008 |
| 54 | Xe | Ксенон | 1170.4 |
| 55 | Cs | Цезий | 375.7 |
| 56 | Ba | Барий | 503 |
| 57 | La | Лантан | 538.1 |
| 58 | Ce | Церий | 534.4 |
| 59 | Pr | Празеодим | 527 |
| 60 | Nd | Неодим | 533.1 |
| 61 | Pm | Прометий | 540 |
| 62 | Sm | Самарий | 544.5 |
| 63 | Eu | Европий | 547.1 |
| 64 | Gd | Гадолиний | 593.4 |
| 65 | Tb | Тербий | 565.8 |
| 66 | Dy | Диспрозий | 573 |
| 67 | Ho | Гольмий | 581 |
| 68 | Er | Эрбий | 589.3 |
| 69 | Tm | Тулий | 596.7 |
| 70 | Yb | Иттербий | 603.4 |
| 71 | Lu | Лютеций | 523.5 |
| 72 | Hf | Гафний | 658.5 |
| 73 | Ta | Тантал | 761 |
| 74 | W | Вольфрам | 770 |
| 75 | Re | Рений | 760 |
| 76 | Os | Осмий | 840 |
| 77 | Ir | Иридий | 880 |
| 78 | Pt | Платина | 870 |
| 79 | Au | Золото | 890.1 |
| 80 | Hg | Ртуть | 1007.1 |
| 81 | Tl | Таллий | 589.4 |
| 82 | Pb | Свинец | 715.6 |
| 83 | Bi | Висмут | 703 |
| 84 | Po | Полоний | 812.1 |
| 85 | At | Астат | 890 |
| 86 | Rn | Радон | 1037 |
| 87 | Fr | Франций | 380 |
| 88 | Ra | Радий | 509.3 |
| 89 | Ac | Актиний | 499 |
| 90 | Th | Торий | 587 |
| 91 | Pa | Протактиний | 568 |
| 92 | U | Уран | 597.6 |
| 93 | Np | Нептуний | 604.5 |
| 94 | Pu | Плутоний | 584.7 |
| 95 | Am | Америций | 578 |
| 96 | Cm | Кюрий | 581 |
| 97 | Bk | Берклий | 601 |
| 98 | Cf | Калифорний | 608 |
| 99 | Es | Эйнштейний | 619 |
| 100 | Fm | Фермий | 627 |
| 101 | Md | Менделевий | 635 |
| 102 | No | Нобелий | 642 |
| 103 | Lr | Лоуренсий | 470 |
| 104 | Rf | Резерфордий | 580 |
| Таблица 1. Энергия ионизации, справочные данные | |||
Энергия сродства электрону
Также электроны могут присоединяться к атому, в процессе присоединения электрон выделяет энергию, такая энергия называется энергией сродства электрону, для каждого электрона конкретного атома энергия сродства численно равна и противоположна по знаку энергии ионизации, например, 17Cl, что бы оторвать 17й электрон у атома хлора, необходимо сообщить ему 13 эВ, любой другой электрон, который присоединится на место 17го электрона также выделит 13 эВ.
Катионы и анионы
Какой заряд будет у атома?
Теоретически возможно отобрать все электроны у атома, но это возможно только в лабораторных условиях и за пределами лаборатории атомы в таком состоянии находиться не будут, почему?
Пример
Теперь Вы знаете, что такое ионы, осталось изучить химическую связи и Вы сможете составлять окислительно-восстановительные реакции!
Катионы и анионы. Электролитическая диссоциация кислот, щелочей и солей (средних)
Катионами называют положительно заряженные ионы.
Анионами называют отрицательно заряженные ионы.
В общем виде диссоциацию кислот представляют так:
где A – — кислотный остаток.
Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, например:
В общем виде диссоциацию основания можно представить так:
где M + — некий катион.
Число гидроксильных групп, которые образуются при диссоциации основания, называют его кислотностью. Например, NaOH — однокислотное основание, Ba(OH)2 — двухкислотное и т. д.
Многокислотные основания диссоциируют ступенчато, например:
Большинство оснований в воде растворимо мало. Растворимые в воде основания называют щелочами.
Прочность связи М—ОН возрастает с увеличением заряда иона металла и увеличением его радиуса. Поэтому сила оснований, образуемых элементами в пределах одного и того же периода, уменьшается с возрастанием порядкового номера. Если один и тот же элемент образует несколько оснований, то степень диссоциации уменьшается с увеличением степени окисления металла. Поэтому, например, у Fe(OH)2 степень основной диссоциации больше, чем у Fe(OH)3.
Электролиты, при диссоциации которых одновременно могут образовываться катионы водорода и гидроксид-ионы, называют амфотерными. К ним относят воду, гидроксиды цинка, хрома и некоторые другие вещества. Их полный перечень приведён в уроке 6, а их свойства рассмотрены в уроке 16.
Солями называют электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металлов (а также катион аммония NH4 + ) и анионы кислотных остатков.
Химические свойства солей будут описаны в уроке 18.
Тренировочные задания
1. К электролитам средней силы относится
2. К сильным электролитам относится
3. Сульфат-ион в значительном количестве образуется при диссоциации в водном растворе вещества, формула которого
4. При разбавлении раствора электролита степень диссоциации
1) остается неизменной
2) понижается
3) повышается
4) с начала повышается, потом понижается
5. Степень диссоциации при нагревании раствора слабого электролита
1) остается неизменной
2) понижается
3) повышается
4) с начала повышается, потом понижается
6. Только сильные электролиты перечислены в ряду:
7. Водные растворы глюкозы и сульфата калия соответственно являются:
1) с ильным и слабым электролитом
2) неэлектролитом и сильным электролитом
3) слабым и сильным электролитом
4) слабым электролитом и неэлектролитом
8. Степень диссоциации электролитов средней силы
1) больше 0,6
2) больше 0,3
3) лежит в пределах 0,03—0,3
4) менее 0,03
9. Степень диссоциации сильных электролитов
1) больше 0,6
2) больше 0,3
3) лежит в пределах 0,03—0,3
4) менее 0,03
10. Степень диссоциации слабых электролитов
1) больше 0,6
2) больше 0,3
3) лежит в пределах 0,03—0,3
4) менее 0,03
11. Электролитами являются оба вещества:
1) фосфорная кислота и глюкоза
2) хлорид натрия и сульфат натрия
3) фруктоза и хлорид калия
4) ацетон и сульфат натрия
12. В водном растворе фосфорной кислоты H3PO4 наименьшая концентрация частиц
13. Электролиты расположены в порядке увеличения степени диссоциации в ряду
14. Электролиты расположены в порядке уменьшения степени диссоциации в ряду
15. Практически необратимо диссоциирует в водном растворе
1) уксусная кислота
2) бромоводородная кислота
3) фосфорная кислота
4) гидроксид кальция
16. Электролитом, более сильным по сравнению с азотистой кислотой, будет
1) уксусная кислота
2) сернистая кислота
3) фосфорная кислота
4) гидроксид натрия
17. Ступенчатая диссоциация характерна для
1) фосфорной кислоты
2) соляной кислоты
3) гидроксида натрия
4) нитрата натрия
18. Только слабые электролиты представлены в ряду
1) сульфат натрия и азотная кислота
2) уксусная кислота, сероводородная кислота
3) сульфат натрия, глюкоза
4) хлорид натрия, ацетон
19. Каждое из двух веществ является сильным электролитом
1) нитрат кальция, фосфат натрия
2) азотная кислота, азотистая кислота
3) гидроксид бария, сернистая кислота
4) уксусная кислота, фосфат калия
20. Оба вещества являются электролитами средней силы
1) гидроксид натрия, хлорид калия
2) фосфорная кислота, азотистая кислота
3) хлорид натрия, уксусная кислота
4) глюкоза, ацетат калия
Катионы и анионы в химии, таблица растворимости
В волшебном мире химии возможно любое превращение. Например, можно получить безопасное вещество, которым часто пользуются в быту, из нескольких опасных. Подобное взаимодействие элементов, в результате которого получается однородная система, в которой все вещества, вступающие в реакцию, распадаются на молекулы, атомы и ионы, называется растворимость. Для того чтобы разобраться с механизмом взаимодействия веществ, стоит обратить внимание на таблицу растворимости.
Показатели растворимости в воде
Таблица, в которой показана степень растворимости, является одним из пособий для изучения химии. Те, кто постигают науку, не всегда могут запомнить, как определённые вещества растворяются, поэтому под рукой всегда следует иметь таблицу.
Она помогает при решении химических уравнений, где участвуют ионные реакции. Если результатом будет получение нерастворимого вещества, то реакция возможна. Существует несколько вариантов:
Это интересно: металлы и неметаллы в периодической таблице Менделеева.
Электролиты
Это растворы или сплавы, проводящие электрический ток. Электропроводность их объясняется мобильностью ионов. Электролиты можно поделить на 2 группы:
Теория электролитической растворимости
Во время растворения электролиты диссоциируют на имеющие разный заряд ионы: положительные и отрицательные. При воздействии тока положительные ионы направляются в сторону катода, тогда как отрицательные в сторону анода. Катод – положительный заряд, анод – отрицательный. В итоге происходит движение ионов.
Одновременно с диссоциацией проходит противоположный процесс – соединение ионов в молекулы. Кислоты – это такие электролиты, при распаде которых образуется катион – ион водорода. Основания – анионы – это гидроксид ионы. Щелочи – это основания, которые растворяются в воде. Электролиты, которые способны образовывать и катионы и анионы, называются амфотерными.
Это такая частица, в которой больше протонов или электронов, он будет называться анион или катион, в зависимости от того, чего больше: протонов или электронов. В качестве самостоятельных частиц они встречаются во многих агрегатных состояниях: газах, жидкостях, кристаллах и в плазме. Понятие и название ввёл в обиход Майкл Фарадей в 1834 году. Он изучал воздействие электричества на растворы кислот, щелочей и солей.
Простые ионы несут на себе ядро и электроны. Ядро составляет почти всю атомную массу и состоит из протонов и нейтронов. Количество протонов совпадает с порядковым номером атома в периодической системе и зарядом ядра. Ион не имеет определённых границ из-за волнового движения электронов, поэтому невозможно измерить их размеры.
Отрыв электрона от атома требует, в свою очередь, затрат энергии. Она называется энергия ионизации. Когда присоединяется электрон, происходит выделение энергии.
Катионы
Это частицы, носящие положительный заряд. Могут иметь разную величину заряда, например: Са2+ — двузарядный катион, Na+ — однозарядный катион. Мигрируют к отрицательному катоду в электрическом поле.
Анионы
Это элементы, имеющие отрицательный заряд. А также обладает различным количеством величины зарядов, например, CL- — однозарядный ион, SO42- — двухзарядный ион. Такие элементы входят в состав веществ, обладающих ионной кристаллической решёткой, в поваренной соли и многих органических соединениях.
Химия – наука, где возможно творить практически любые чудеса. Катион вы можете узнать по ссылке.
Уроки химии: катионы и анионы – что это такое
Наверняка, каждому из читателей доводилось слышать такие слова, как «плазма», а также «катионы и анионы», это довольно интересная тема для изучения, которая в последнее время довольно прочно вошла в повседневную жизнь. Так, в быту широкое распространение получили так называемые плазменные дисплеи, которые прочно заняли свою нишу в различных цифровых устройствах – начиная от телефонов и заканчивая телевизорами. Но что такое плазма, и какое применение она находит в современном мире? Давайте попробуем ответить на этот вопрос.
Агрегатные состояния вещества
Еще с малых лет, в начальной школе рассказывали о том, что существует три состояния вещества: твердое, жидкое, а также газообразное. Повседневный опыт показывает, что это действительно так. Мы можем взять немного льда, растопить его, а затем испарить – все довольно логично.
Важно! Существует четвертое базовое состояние вещества, называемое плазмой.
Однако, прежде чем ответить на вопрос: что же это такое, давайте вспомним школьный курс физики и рассмотрим строение атома.
В 1911 году физиком Эрнстом Резерфордом, после долгих исследований, была предложена так называемая планетарная модель атома. Что же она собой представляет?
По результатам его опытов с альфа-частицами, стало известно, что атом является неким аналогом солнечной системы, где уже ранее известные электроны играли роль «планет», вращаясь вокруг атомного ядра.
Это интересно! Как самостоятельно определить валентность по таблице
Данная теория стала одним из наиболее значимых открытий в физике элементарных частиц. Но на сегодняшний день она признана устаревшей, а ей на замену принята другая, более совершенная, предложенная Нильсом Бором. Еще позднее, с появлением нового ответвления науки, так называемой квантовой физики, была принята теория корпускулярно-волнового дуализма.
В соответствие с ней, большинство частиц одновременно являются не только частицами, но и электромагнитной волной. Таким образом, невозможно на 100% точно указать, в каком месте находится электрон в определенный момент. Имеется возможность лишь предположить, где он может быть. Подобные «допустимые» границы впоследствии получили название орбиталей.
Как известно, электрон обладает отрицательным зарядом, в то время как протоны, находящиеся в ядре, – положительным. Так как число электронов и протонов равно, то атом обладает нулевым зарядом, или же, – электрически нейтрален.
Это интересно! Что такое ковалентная связь – полярная и неполярная
При различных внешних воздействиях атом получает возможность, как терять электроны, так и приобретать их, при этом меняя свой заряд на положительный или отрицательный, становясь при этом ионом. Таким образом, ионы представляют собой частицы с ненулевым зарядом – будь то ядра атомов, или оторванные электроны. В зависимости от заряда, положительного или отрицательного, ионы называются катионами и анионами соответственно.
Какие воздействия могут привести к ионизации вещества? К примеру, этого можно добиться с помощью нагрева. Однако в лабораторных условиях сделать это практически невозможно – оборудование не выдержит таких высоких температур.
Другой не менее интересный эффект можно наблюдать в космических туманностях. Подобные объекты чаще всего состоят из газа. Если поблизости имеется звезда, то ее излучение может ионизировать вещество туманности, в результате чего оно уже самостоятельно начинает излучать свет.
Глядя на эти примеры, можно ответить на вопрос о том, чем является плазма. Итак, ионизируя определенный объем вещества, мы заставляем атомы отдать свои электроны и приобрести положительный заряд. Свободные электроны, обладая отрицательным зарядом, могут либо остаться свободными, либо же присоединиться к другому атому, тем самым изменив его заряд на положительный. Так вещество никуда не уходит, а число протонов и электронов так и остается равным, оставляя плазму электрически нейтральной.
Это интересно! Основные факторы влияющие на скорость химической реакции
Роль ионизации в химии
Можно с уверенностью сказать, что химия – это, по сути, прикладная физика. И хотя данные науки занимаются изучением совершенно разных вопросов, но законы взаимодействия вещества в химии никто не отменял.
Как было описано выше, электроны имеют свои строго определенные места – орбитали. Когда атомы образуют какое-либо вещество, то они, сливаясь в группу, также «делятся» своими электронами с соседями. И хотя молекула остается электрически нейтральной, одна ее часть может представлять собой анион, а другая катион.
Это интересно! Что такое алканы: строение и химические свойства
За примером далеко ходить не требуется. Для наглядности можно взять всем известную соляную кислоту, она же хлороводород – HCL. Водород в данном случае будет обладать положительным зарядом. Хлор же в данном соединении является остатком и называется хлоридом – тут он имеет заряд отрицательный.
На заметку! Довольно легко выяснить какими свойствами обладают те или иные анионы.
Таблица растворимости покажет, какое вещество хорошо растворяется, а какое сразу же вступает во взаимодействие с водой.
Полезное видео: катионы и анионы
Вывод
Мы выяснили, что представляет собой ионизированное вещество, каким законам подчиняется, и какие процессы за этим стоят.
