أيون

تكون الأيونات

علاوةً على ذلك، الأيونات الموجبة الشحنة تسمى كاتيونات. ويتكون الكاتيون عندما تفقد ذرة إلكترونات. ونظرا لأن النواة الذرية تحتفظ بعدد البروتونات فيها (في الذرة المتعادلة تتساوى فيها عدد البروتونات وعدد الإلكترونات)، ولذلك يظهر الأيون بأن له شحنة موجبة.

معادلة تكوّن أيون السلفيد:

إضافةً إلى ذلك، الرمز „aq“ يعني «في سائل» aqua ، وأما الرمز „s“ المكتوب بجانب كلوريد الصوديوم فمعناه «صلب» solid.الصَاعِدَة أو الشاردة الصاعدة أو الدالف المَصْعَدِي أو الأَنْيُون نقحرة من هي شاردة سالب الشحنة. تسمى الشاردات سالبة الشحنة شاردات صاعدة، وتتكون الصاعدة عندما تكتسب الذرة إلكترونا. بذلك يصبح للذرة شحنة زائدة من الإلكترونات، فتكون سالبة الشحنة.

• أمثلة:
• تكون أيون الصوديوم:
• تكون أيون المغنسيوم:
• تكون أيون ألومنيوم:
• تكون أيون قصدير:

الأنيونات (الأيونات السالبة)

الكاتيونات (الأيونات الموجبة)

وفي هذا السياق، تسمى الأيونات سالبة الشحنة أنيونات، ويتكون الأنيون عندما تكتسب الذرة إلكترونا. بذلك يصبح للذرة شحنة زائدة من الإلكترونات، فتكون سالبة الشحنة.مثال: اللافلزات - تكون أيونات سالبة الشحنة.

معادلة تكوّن أيون الكلور:

وفي هذا الصدد، تتكون الأيونات عند إذابة أملاح في سوائل مثل الماء، فهي تتفكك.

من جانب آخر، بصفة عامة تكوّن الفلزات كاتيونات (أيونات موجبة).الهَابِطَة أو الشاردة الهابطة أو الدالف المَهْبَطِيّ أو الكَاتْيُون نقحرة من هي شاردة موجب الشحنة. الدوالف الموجبة الشحنة تسمى هوابط أو كاتيونات. وتتكون الشاردة الهابطة عندما تفقد ذرة إلكترونات. ونظرا لأن النواة الذرية تحتفظ بعدد البروتونات فيها (في الذرة المتعادلة تتساوى فيها عدد البروتونات وعدد الإلكترونات)، ولذلك تظهر الشاردة بأن لها شحنة موجبة.

مثال تفكك كلوريد الصوديوم (ملح الطعام):

وعلى صعيد آخر، ملحوظة: نظرا لتعثر نقل الصيغة الإنجليزية (من اليسار إلى اليمين) إلى الصيغة العربية (من اليمين إلى اليسار) فقد تعذر وضع العلامة السالبة على أيون الكلور، في المعادلة إلى اليمين. ولكن مثال السلفيد يوضح ذلك، وقد اكتسب شحنتين سالبتين (أي اكتسب إلكترونين).

كذلك، تتكون الأيونات من ذرات عندما تفقد إلكترونات أو تكتسب إلكترونات. ورغم أن تفكك الجزيء يحتاج إلى طاقة من الخارج إلا أن تكوّن الأيونات قد تكون أنسب من وجهة اكتمال الغلاف الإلكتروني الخارجي للذرة أو الأيون. تحاول الأيونات بصفة عامة الوصول إلى ما يسمى قاعدة الثمانيات.

وعلى صعيد آخر، جزيء كلوريد الصوديوم يكون متعادلا كهربائيا في العادة، ولكن عند إذابته في الماء يتفكك بحيث يأخذ الكلور إلكترونا من الصوديوم ويصبح سالبا الشحنة، ونظرا لأن ذرة الصوديوم فقدت إلكترونا فتصبح موجبة الشحنة (أي تصبح كاتيون).

الصيغة الكيميائية

في هذا الإطار، تعطي شحنة الأيون عدد الشحنات السالبة أو الموجبة التي يمتلكها الأيون. وتـُكتب الشحنة فوق رمز العنصر.

في هذا الإطار، يكتب أيون مركب معقد بين قوسين قائمين وتكتب الشحنة على القوس، كالشكل المبين لأيون تترافلوروبورات:

خواص الأيونات

من جهة ثانية، . ويعود السبب في توصيل التيار الكهربائي إلى الحركة الانتقالية للأيونات في وجود مجال كهربائية أو مجال مغناطيسي في محلول الكهرل أو خارجه. يرمز إلى حركية الأيونات أو قدرتها على الحركة في مجال كهربائي بالرمز

إضافةً إلى ذلك، كما تختلف استقطابية شحنة الجزيء (أي توزيع الشحنة عليه) بحسب قطر الأيون وشكله، فقد يكون بيضيا أو مستطيلا أو كرويا.

وفي السياق ذاته، . ويمكن قياسها بطرق عديدة.Carl H. Hamann, Wolf Vielstich: Elektrochemie I: Elektrolytische Leitfähigkeit, Potentiale, Phasengrenzen. 2. Auflage. VCH Verlagsgesellschaft mbH, Oldenburg und Bonn 1985, ISBN 3-527-21100-4

في هذا الإطار، يعتمد قطر الأيون على قطر الذرة الناشئ منها أو يعتمد كذلك على جزيء المركب المتعادل كهربائيا. أصفوعلى وجه العموم تكون الكاتيونات أصغر من الأنيونات حيث يفقد الكاتيون إلكترونا أو إلكترونات المدار الخارجي للذرة. هذا يجعل الأنيونات أكبر حيث تتكون لها مدارات فوقية جديدة.

علاوةً على ذلك، تكوّن الأيونات ذات الشحنة المتضادة رابطات أيونية مكونة أملاحا.

كذلك، وتوصل محاليل الأملاح الأيونية التيار الكهربائي وهي لذلك تسمى تلك المحاليل كهارل electrolyte

تاريخ الاكتشاف

ومن جهة أخرى، كلمة أيون في اليونانية ιον (الذهاب)، النعت الحالي ιεναι، ienai، «للذهاب». وقدم هذا المصطلح من قبل الفيزيائي الإنجليزي والكيميائي مايكل فاراداي في سنة 1834 لهذه الأنواع غير المعروفة في ذلك الوقت التي تذهب' من قطب إلى آخر من خلال وسط مائي.

الأيونات السالبة والموجبة

وفي السياق ذاته، بالنسبة للذرات فالأيون الموجب هو ذرة أو جزيء يفوق عدد بروتوناتها عدد الإلكترونات، أي تفوق الشحنة الموجبة في الذرة الشحنة السالبة. يتكون الأيون الموجب بسبب خسارة الذرة للإلكترونات (مقدار الشحنة الموجبة التي تأخذها الذرة يتعلق بعدد الإلكترونات التي تخسرها). فمثلاً، إذا خسرت الذرة إلكترونًا واحدًا بعد أن كانت حيادية (متعادلة، أي عدد الإلكترونات = عدد البروتونات) فعدد البروتونات يصبح فيها أكبر من عدد الإلكترونات بوحدة واحدة أي أن الذرة تشحن بشحنة موجبة (+1).

ومن ناحية أخرى، بالنسبة للذرات فالأيون السالب هو ذرة يفوق إلكتروناتها عدد البروتونات، أي تغلب الشحنة السالبة في الذرة الشحنة الموجبة. مقدار الشحنة السالبة للذرة يتعلق بعدد الإلكترونات التي تكتسبها الذرة، فمثلاً إذا اكتسبت الذرة إلكترونا واحدا، فعدد الإلكترونات يصبح فيها أكبر بوحدة واحدة من عدد البروتونات. وبما أن شحنة الإلكترون سالبة، إذن تشحن الذرة بشحنة (-1).

وجودها واستخداماتها

علاوةً على ذلك، وتستعمل في طلاء المعادن بالجلفنة وتنقية المعادن من الشوائب واستخراج الألمونيوم.

كذلك، الهالوجينيات في توليد وصناعة الليزر، مثلما في ليزر إكسيمر وهو يشبه في عمله ليزر ثاني أكسيد الكربون.

في هذا الإطار، وتستعمل الأيونات في الفيزياء لإجراء بعض التجارب مثلما في مصدر أيوني، ونجدها طبيعيا في ريح شمسية التي تأتي إلى الأرض، وفي الأضواء القطبية وفي البرق، وعندما تتحد الأيونات المختلفة الشحنة ببعضها البعض تصدر أحيانا ضوءا مثلما عند احتكاك الشهب في الغلاف لتقاء.

في هذا الإطار، الأيونات هي أساس عمل البطاريات وبطارية السيارة والخلية الضوئية.

من جهة ثانية، كما تلعب الكهارل دورا أساسيا في التمثيل الغذائي في جسم الإنسان وجميع الكائنات الحية ومن ضمنها النباتات.

• الأيونات الشائعة
• انظر كذلك
• الرابطة الأيونية
• خلية جلفانية
• بطارية
• كهرل
• مركبات الكربون
• تدرج كهركيميائي

من جانب آخر، يمكن لأيونات الغازات الخاملة الترابط مع بعضها وتكوين رابطة أيونية. أمثال تلك الغازات الهيليوم والنيون والكريبتون. كما تستعمل مركبات

علاوةً على ذلك، كذلك يتم إصدار الضوء في لمبات الخلخلة الكهربائية. ويسمى الغاز المحتوي على أغلبية من الأيونات بلازما.

أمثلة

وفي السياق ذاته، الرمز يعني «في محلول مائي» (Aqueous)، بينما الرمز يعني «صلب» (Solid).

من جانب آخر، مثال تفكك كلوريد الصوديوم (ملح الطعام): جزيء كلوريد الصوديوم يكون متعادلا كهربائيا في العادة، ولكن عند إذابته في الماء يتفكك بحيث يأخذ الكلور إلكترونا من الصوديوم ويصبح سالبا الشحنة، ونظرا لأن ذرة الصوديوم فقدت إلكترونا فتصبح موجبة الشحنة (أي تصبح كاتيون).

• اللافلزات - تكون شاردات سالبة الشحنة.
• معادلة تكوّن شاردة الكلور:
• معادلة تكوّن شاردة السلفيد:

وفي هذا الصدد، تتكون الأيونات عند إذابة أملاح في سوائل مثل الماء، فهي تتفكك.

من جانب آخر، ملحوظة: نظرا لتعثر نقل الصيغة الإنجليزية (من اليسار إلى اليمين) إلى الصيغة العربية (من اليمين إلى اليسار) فقد تعذر وضع العلامة السالبة على شاردة الكلور، في المعادلة إلى اليمين. ولكن مثال السلفيد يوضح ذلك، وقد اكتسب شحنتين سالبتين (أي اكتسب إلكترونين).

سلوك الأنيونات في المياه الشعرية

وفي هذا السياق، في التربة أو الصخور المسامية، تغير الأنيونات في المياه الشعرية سلوكها. لا تصف نظريات التشتت الحراري التقليدية للمواد المذابة في التربة، المستعملة حتى التسعينيات، السلوك الحقيقي للأنيونات في التربة.

في هذا الإطار، في مياه التربة، أو في المياه الجوفية مثلًا الموجودة في الطباشير، لوحظ منذ عدة عقود أن متوسط سرعة نقل الأنيونات الذائبة في الماء يمكن أن يكون أكبر بكثير من جزيئات الماء المصاحب. تُعرف هذه الظاهرة كذلك باسم استبعاد الأنيون.Bresler, Eshel, Anion exclusion and coupling effects in nonsteady transport through unsaturated soils. I. Theory ; Soil Science Society of America Proceedings (1973), 37(5), 663-9 CODEN: SSSAA8; . English. يُعزى إلى التنافر الإلكتروستاتيكي الناجم عن الشحنة السالبة للأسطح الصلبة؛ تدفع هذه القوة الأنيونات إلى مراكز مسام المادة حيث تكون سرعتها أسرع. وصفته نظرية تسمى «نظرية الطبقة المزدوجة المنتشرة». وهكذا فقد تبين تجريبياً (1990/1991) (في التربة الساحلية المروية) أن أيونات الكلوريد والكبريتات تدور في التربة أسرع مرتين من سرعة دوران الماء (هنا يتم تمييزها إشعاعيًا بالتريتيوم) حيث يتم إذابتها. وقرابة 30 مرة أسرع في كل أو جزء من الصخور المسامية خلال هذه الدراسة (أكثر بكثير من القيم التي تنبأت بها النماذج القديمة للانتشار الجزيئي في وسط مسامي).H. Gvirtzman & S. M. Gorelick, Dispersion and advection in unsaturated porous media enhanced by anion exclusion ; Nature 352, 793 - 795 (29 August 1991); doi:10.1038/352793a0 (Résumé) وبالتالي يمكن أن يتعارض استبعاد الأنيون مع النماذج التي تعتمد فقط على الديناميكا المائية وتركيز المحلول وسرعة التدفق.Mokady, Raphael S.; Ravina, Israela; Zaslavsky, D. Israel, Movement of salt in saturated soil columns Journal of Chemistry (1968), 6(3), 159-65 CODEN: ISJCAT; . English. (Résumé) هذه ظاهرة يجب أن تؤخذ في الاعتبار في حالة التربة التي تفقد الأنيوناتSmith, S. J., Relative rate of chloride movement in leaching of surface soils ; Soil Science (1972), 114(4), 259-63 CODEN: SOSCAK; . English. (résumé) أو عرضة للتملح.