Atomi in ioni so mikroskopski delci, ki so sestavljeni iz jedra in elektronov, ki krožijo okoli nje. Glavna, vendar ne edina razlika med temi delci je, da ion nosi določen naboj, atom pa ne.
Splošni podatki o atomih in ioni
Atom je najmanjši delček snovi, ki ima vse svoje lastnosti. Polmer atoma se meri v pikometrih (metrih). Atom je električno nevtralen, torej brezčutna struktura, sestavljena iz jedra in elektronov, ki se vrtijo okoli njega. Jedro atoma sestavljajo protoni in nevtroni, ki jih imenujemo tudi subatomski delci. Proton nosi pozitiven naboj, modul, ki je enak naboju elektrona. Nevtroni nimajo naboja. Število elektronov v atomu ustreza številu protonov v jedru, zaradi česar je atom kot celota električno nevtralen.
Atom
Ion je ne-elementarni delček, ki nosi pozitiven ali negativen naboj. V procesu ločevanja ali pritrditve elektrona na atom ali skupino atomov dobimo ion. Ion z negativnim nabojem (atom s presežkom elektronov) se imenuje anion, ion s pozitivnim nabojem (atom s pomanjkanjem elektronov) pa kation.
Jona
Kako poteka tvorba ionov
Ion nastane iz atoma v procesu, imenovanem ionizacija. Kation nastane, ko elektron v atomu prejme ionizacijsko energijo, kar mu daje možnost premagovanja potencialne ovire in se oddalji od atoma ter premaga sile elektrostatične privlačnosti. Proces nastajanja aniona se zgodi s sproščanjem energije, ko atom prejme dodaten elektron.
Ionizacija se lahko pojavi zaradi zvišanja temperature, izpostavljenosti električnemu polju, rentgenskega sevanja ali osvetlitve.
Ionizacija plina
Nekateri atomi ne tvorijo negativnih ionov. Na primer, inertni plini zaradi popolnoma dokončane zunanje elektronske ravni ne morejo pritrditi drugega elektrona. Inertni plini v normalnih pogojih ne reagirajo z drugimi snovmi. Energija ionizacije inertnih plinov je v primerjavi z atomi drugih kemičnih elementov zelo visoka - od 10,8 eV za radon do 24,6 eV za helij. Energija ionizacije je tako pomembna, da se tvorba ionov inertnega plina zaplete.Vse alkalijske kovine (rubij, natrij, kalij, litij, cezij, Francija) so dobra reducirna sredstva, torej zlahka oddajajo elektrone drugim atomom in se pretvorijo v pozitivno nabite ione. To se zgodi zaradi nizke ionizacijske energije - do 5 eV. Francija je najmočnejše redukcijsko sredstvo. Atomi tega elementa oddajajo elektrone lažje kot drugi zaradi zelo nizke ionizacijske energije. Alkalne kovine imajo samo en valenčni elektron in ga je lažje oddati kot pripeti sedem elektronov za dokončanje energetske ravni. Alkalijske kovine se lahko z izpostavitvijo svetlobi spremenijo v pozitivno nabite ione.
Vodik ima podobno lastnost. Njegov atom ima en sam elektron in ga zlahka odda, tvori kation.
Halogeni - fluor, brom, jod, klor in astatin (elementi, ki so v glavni podskupini 7. skupine periodične tabele) imajo visoko elektronegativnost - lastnost premikanja skupnih elektronskih parov v spojini. Z lahkoto tvorijo anione, saj imajo na zunanji ravni že 7 elektronov, manjka pa le en. Brom, klor, jod in astatin lahko ob stiku z več elektronegativnimi elementi tvorijo negativne in pozitivne ione. Fluor nikoli ne tvori pozitivnih ionov, saj je element z največjo elektronegativnostjo in ima visoko ionizacijsko energijo.
Kaj imata atom in ion skupnega?
Atom in ion istega elementa imata v jedru enako število protonov in nevtronov.
Ion je označen z istim simbolom kot ustrezni kemični element v periodični tabeli, le vrednost naboja je navedena na desni.
Razlike med atomom in ionom
Glavna razlika med atomom in ionom je v tem, da je ion nabit delček in atom ni nabit.
Tudi atom in ion istega elementa se razlikujeta v masi zaradi razlike v številu elektronov. Kation ima manjšo maso kot atom istega elementa, anion pa je večji. Razlika med maso atoma in maso iona je večkratna od mase elektrona.
Ioni, za razliko od atomov, nimajo lastnosti preproste snovi. Primer tega so jodni kristali, ki imajo temno modro barvo, v plinastem stanju so vijolični, njeni ioni pa so brezbarvni. Jodni ioni ne dajejo barvne reakcije s škrobom in niso strupeni, za razliko od kristalov.
Podoben primer - baker. Ta kovina ima zlato rdečo barvo, njeni ioni pa so zeleno-modri..
Kalij - srebrna kovina, katere atomi aktivno reagirajo z vodo, medtem ko ioni te snovi nimajo te lastnosti. Enaka razlika je značilna za lastnosti atomov in ionov natrija.
Kation vodika v reakciji z amonijakom tvori amonijev ion. Za molekulo vodika takšna reakcija ni značilna.
Atomi se v naravi ne pojavljajo sami od sebe, za razliko od ionov. Izjema so le inertni plini, ki reagirajo z drugimi elementi le v ekstremnih pogojih. Če se ion tvori iz več atomov, potem se velikost in struktura atoma bistveno razlikuje. Za razliko od atoma ion ne spada med elementarne delce.Ioni imajo popolno zunanjo energijsko raven - na njej je 8 elektronov. Nobenih atomov razen inertnih plinov nima te lastnosti..
