Между положительными и отрицательными ионами действуют силы

Между положительными и отрицательными ионами действуют силы

Содержание

В уроке 6 «Простые ионы» из курса «Химия для чайников» познакомимся с простыми ионами и выясним, чему равен его заряд; также рассмотрим как образуется ионная химическая связь; научимся определять степень окисления и валентность элементов. Данный урок очень важный, и чтобы его лучше понять, обязательно просмотрите прошлые уроки, особое внимание уделяя уроку 1 «Схема строения атомов», а также уроку 3 «Схема образования молекул».

Ионная химическая связь

Мы уже кратко рассматривали ковалентную полярную химическую связь, в которой из-за незначительного различия в электроотрицательности атомов (0.4-2.0) электронная пара распределяется между ними не равномерно. Для тех, кто забыл, напоминаю, что электроотрицательность — это способность атомов притягивать к себе электроны.

Однако, если электроотрицательность атомов различается больше чем на 2 по таблице электроотрицательности, то электронная пара полностью переходит к более электроотрицательному атому, и в результате образуется ионная химическая связь. Ионная химическая связь образуется только между атомами типичных металлов (т.к. они легко теряют внешние электроны) и неметаллов (т.к. они обладают большой электроотрицательностью).

Положительные и отрицательные ионы

Наглядным примером ионной химической связи может служить обычная поваренная соль NaCl, которая присутствует на каждой кухне. Атомы натрия (и вообще всех металлов) слабо удерживают внешние электроны, тогда как атомы хлора напротив, обладают очень большой способностью притягивать к себе электроны, т.е обладают большой электроотрицательностью.

Поэтому при образовании молекулы NaCl каждый атом Na теряет один электрон (e — ), образуя положительный ион натрия Na + , а каждый атом Cl, наоборот, приобретает этот потерянный электрон натрия, образуя отрицательный ион хлора Cl — . Это записывается в виде двух реакций:

Записать ½Cl2 пришлось потому, что газообразный хлор в природе состоит из двухатомных молекул, а не из свободных одиночных атомов хлора.

На рисунке выше, изображена кристаллическая решетка NaCl, где каждый хлорид-ион Cl — окружен со всех сторон соседними положительными ионами натрия Na + ; ионы натрия Na + точно также окружены ближайшими хлорид-ионами Cl — . Подобное расположение ионов обладает высокой устойчивостью.

Положительно заряженные ионы называются катионами. К ним в основном относятся металлы, так как они легко отдают от одного до трех электронов. Ниже приведены примеры катионов:

Анионами являются неметаллы, поскольку с радостью присоединяют к себе электроны, превращаясь в отрицательно заряженные ионы. Примеры анионов:

Степень окисления веществ

Заряд простого, одноатомного иона, например Mg 2+ или F 2- , называется его степенью окисления. Степень окисления — это такое число электронов, которое необходимо прибавить (восстановить) к иону или отнять (окислить) у него, чтобы он превратился обратно в нейтральный атом.

  • Реакция восстановления: Mg 2+ + 2e — → Mg
  • Реакция окисления: F 2- → F + 2e —

Процесс присоединения электронов к атому или просто их смещение в сторону данного атома называется реакцией восстановления, а оттягивание электронов от атома или их полное удаление называется реакцией окисления. Вот вам отличная шпаргалка со степенями окисления простых ионов:

Пример 12. Окисляется или восстанавливается хлор при образовании хлорид-иона? Какова степень окисления этого иона?
Решение: Хлор восстанавливается, поскольку к каждому атому хлора необходимо присоединить один электрон, чтобы образовался хлорид-ион. Хлорид-ион, Сl — , имеет степень окисления -1.

Пример 13. Окисляются или восстанавливаются металлы при образовании ими ионов? Какова степень окисления иона алюминия?
Решение: При образовании ионов металлов последние окисляются, поскольку при этом происходит удаление электронов от атомов металла. Ион алюминия, Аl 3+ , имеет степень окисления +3.

Валентность химических элементов

Валентностью называют число химических связей, которые данный атом образует с другими атомами в молекуле. Однако, если говорить простыми словами, то под валентностью понимается все та же степень окисления, но в отличии от нее валентность не имеет знака и не равна нулю.

Молекулярная формула Валентность Степень окисления
H2O H(I), O(II) H +1 , O -2
CS2 C(IV), S(II) C +4 , S -2
CH4 C(IV), H(I) C -4 , H +1

Название ионов

Ионы металлов, которые имеют различные (переменные) степени окисления, записываются следующим образом:

  • Fe 2+ железо(II) или ион двухвалентного железа
  • Fe 3+ железо(III) или ион трехвалентного железа
  • Сu + медь(I) или ион одновалентной меди
  • Cu 2+ медь (II) или ион двухвалентной меди
  • Sn 2+ олово(II) или двухвалентного олова
  • Sn 4+ олово(IV) или ион четырехвалентного олова

Пример 2: Окисление или восстановление происходит при превращении иона трехвалентного железа в ион двухвалентного? Запишите уравнение этого процесса.

Решение: Уравнение реакции имеет следующий вид: Fe 3+ + e — → Fe 2+ . Она представляет собой процесс восстановления, поскольку к исходному иону присоединяется электрон.

Надеюсь урок 6 «Простые ионы» оказался для вас понятным и полезным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

С древних времён было известно, что жизненные силы поддерживаются за счёт течения в нашем теле некой невидимой и загадочной энергии, которая называлась у каждой цивилизации по своему. Она известна людям как: «оргон», «прана», «ци, цы(ки)», «жи», «хуна», энергия нулевого пункта. Только находясь в гармонии с природой можно напитываться этой энергией и сохранять здоровье на долгие годы. К сожалению современный образ жизни заставляет нас всё меньше задумываться об этом. Всё благодаря научно-техническому прогрессу, который полностью изменил условия жизни современного человека.

В современном мире человек постоянно подвергается агрессивному воздействию окружающей среды. Помимо различных вредных примесей в воде, еде и воздухе, есть и так называемый “электромагнитный смог”. Это действие заключается в том, что мы постоянно подвержены атаке электромагнитного поля линий электропередач, разного рода радиоволн или излучений от бытовых приборов, сотовых телефонов, вышек сотовой связи и антенн радио передатчиков, которые висят у нас над головами. Сейчас не только в городах, но и в сельской местности с каждым годом увеличивается количество всевозможных приёмных и передающих устройств, источников высокочастотных сигналов.

Такие факторы, как ежедневные стрессы, нерегулярное питание, нездоровый образ жизни, “электромагнитный смог” и загрязненная окружающая среда легко приводит к накоплению свободных радикалов в человеческом организме, которые вызывают все виды острых и хронических заболеваний в течении определенного периода времени. Организм постепенно перестает справляться с нагрузкой и дает сбои. Поэтому современный человек больше устает, начинает больше болеть и прежде времени умирает. Наверняка вы уже заметили значительное увеличение в последнее время тенденции к росту заболеваний сердца, а также онкологических заболеваний.

Свободные радикалы – это неполноценные молекулы, которые лишены одного электрона и всячески пытаются его вернуть, отнимая у других, «нормальных» молекул. Из «нормальных» молекул строятся все клетки и ткани организма, поэтому, когда их атакуют свободные радикалы, они окисляются ( то есть отдают свои «родные» электроны «голодным» радикалам ) и запускают необратимый процесс разрушения ткани. Небольшое количество свободных радикалов всегда нужно нашему организму, например чтобы справляться с вредными микроорганизмами, но их всегда намного больше, чем нужно, особенно возросло их количество в последние десятилетия.

Формирование свободных радикалов происходит в результате обмена веществ в нашем организме. Но помимо этого в значительной степени это обусловлено воздействием агрессивных факторов окружающей среды. Из этого следует вывод, что для того, чтобы создать здоровые условия для жизнедеятельности, необходимо поддерживать определенный уровень отрицательно заряженных ионов в организме. Отрицательными ионами называются атомы с дополнительным электроном и поэтому имеющие отрицательный заряд.

Чтобы понять как на нас действуют отрицательные ионы вспомните как вы себя чувствовали находясь в лесу или возле водопада, у моря, где особенно много отрицательных ионов в воздухе. В такой среде человек чувствует умиротворение, спокойствие, повышается настроение.

Соотношение между положительными и отрицательными ионами в воздухе обычно более или менее равное (хотя постоянно меняется и зависит от погодных условий, чистоты атмосферы и пр.). Вернее, оно должно быть таковым. Вся патогенная флора (вирусы, аллергены, пыль, грязь, выхлопные газы и т.п.) имеют положительный заряд, так что вы понимаете, что в больших городах до равновесия далеко. В современных квартирах при наличии компьютеров, телевизоров и другой техники содержание отрицательных ионов стремится к нулю.

Сравнительная таблица концентрации отрицательно-заряженных ионов

10 000 ионов/куб.см
5 000 ионов/куб.см
700-1 500 ионов/куб.см
400-600 ионов/куб.см
100-200 ионов/куб.см
40-50 ионов/куб.см
0-25 ионов/куб.см

Отрицательные ионы, проникая в организм, восстанавливают молекулы кислорода (потерявшие электрон и, имеющие положительный заряд), разбивают, образованные из-за избытка положительных ионов, сгустки крови. В результате обмен веществ ускоряется, улучшается кровообращение и кроветворение.

Высокие концентрации отрицательных ионов положительно влияют на самочувствие человека: прежде всего на его жизненную энергию, оптимизм и интеллектуальную работоспособность. Существует и патент на методику лечения сезонной депрессии с помощью отрицательных ионов. Повышение работоспособности при высоких концентрациях отрицательных ионов объясняется установленным фактом, что уровень отрицательных ионов обратно пропорционален уровню серотонина в мозгу (ионы подавляют его уровень так же, как свет подавляет выработку мелатонина). Серотонин это не только гормон радости, когда его концентрации оптимальны, его чрезмерная выработка вызывает перевозбуждение, а затем и истощение, когда человек впадает почти в прострацию. А это далеко не то состояние, которое способствует напряженной умственной деятельности.

Низкий уровень отрицательных ионов в организме приводит к раздражительности, ослаблению иммунитета, снижению жизненного тонуса организма, качества функций жизненно важных систем и органов, и как следствие, к развитию серьезных хронических заболеваний, онкологии.

Недавно японские ученые онкологи на конференции Онкологической ассоциации Японии, заявили, что отрицательные ионы могут бороться с клетками рака. Заявление было сделано на основе многочисленных экспериментов, которые проводили несколько ученых.

Концентрация отрицательно заряженных ионов и ее влияние на здоровье человека

Достигается естественный терапевтический эффект
Обретается способность стерилизации, дезодорирования и уничтожения токсинов
Благотворное влияние на укрепление иммунной системы человека, помогающей бороться с болезнями
Обеспечение основы для здоровогосуществования
Предпосылка для психологическихрасстройств

Из всего вышесказанного становится понятно, что для того, чтобы поддерживать здоровье и бодрость долгие годы, нужно отказаться от всех благ цивилизации и жить в лесу, желательно возле водопада или моря. Конечно же мало кто сегодня решится на такое.

Что же делать? Можно ли как-то защитить себя и своих близких от этого вредного влияния окружающей среды? Или проблема не имеет решения? К счастью, такое решение есть.

На сегодняшний день, благодаря упорным многолетним исследованиям учёных разных стран, а также в результате развития современных технологий. В частности в связи с открытием свойств нано материалов, мы имеем различные устройства, которые являются источниками живительных отрицательных ионов.

Компания Nano Patch в свою очередь рада представить Вам линейку продукции из этой серии.

Плюс к этому изобретены различные приборы, при помощи которых можно измерить количество отрицательных ионов, излучаемых данным изделием. То есть, можно убедиться в том, на сколько эффективно то или иное устройство.

Одним из таких приборов является специально разработанный в Японии прибор – COM Systems 3010 Pro.
Это стандартный промышленный прибор для тестирования и контроля за качеством выпускаемой продукции. При помощи этого прибора можно достаточно точно измерить количество излучаемых ионов в течении 10 сек или 20 сек. Диапазон измерения от 0 до 100.000 (шт/см).

Данным прибором работники компании Nano Patch пользуются при приёмке продукции на склад. Также для демонстрации качества изделий.

Ио́н (др.-греч. ἰόν «идущее») — электрически заряженная частица вещества, которая образуется из атома или молекулы, когда они теряют или, наоборот, присоединяют один или несколько электронов. Если ион имеет положительный заряд, он называется катионом, а если отрицательный — анионом.

В виде самостоятельных частиц ионы встречаются во всех агрегатных состояниях вещества: в газах (в частности, в атмосфере), в жидкостях (в расплавах и растворах), в кристаллах и в плазме (в частности, в межзвёздном пространстве).

Содержание

Описание [ править | править код ]

Понятие и термин «ион» ввёл в 1834 году Майкл Фарадей, который, изучая действие электрического тока на водные растворы кислот, щелочей и солей, предположил, что электропроводность таких растворов обусловлена движением ионов. Положительно заряженные ионы, движущиеся в растворе к отрицательному полюсу (катоду), Фарадей назвал катионами, а отрицательно заряженные, движущиеся к положительному полюсу (аноду) — анионами.

Являясь химически активными частицами, ионы вступают в реакции с атомами, молекулами и между собой. В растворах ионы образуются в результате электролитической диссоциации и обуславливают свойства электролитов.

Согласно химической номенклатуре, название катиона, состоящего из одного атома совпадает с названием элемента, например, Na + называется натрий-ионом, иногда добавляют в скобках заряд, например, название катиона Fe 2+ — железо (II)-ион. Название состоящего из одного атома аниона образуется из корня латинского названия элемента и суффикса «-ид», например, F — называется фторид-ионом [1] .

Классификация ионов [ править | править код ]

Ионы подразделяют на две большие группы — простые и сложные.

Сложные ( многоатомные [en] ) ионы содержат не менее двух атомных ядер.

Отдельно выделяют ион-радикалы — заряженные свободные радикалы. Ион-радикалы в свою очередь подразделяют на катионы-радикалы и анионы-радикалы.

Катион-радикалы — положительно заряженные частицы с одним неспаренным электроном.

Анион-радикалы — отрицательно заряженные частицы с одним неспаренным электроном [2]

Строение простых ионов [ править | править код ]

Простые ионы состоят из одного атомного ядра и электронов. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, неся практически всю (более 99,9%) массу иона и создаёт положительно заряженное электрическое поле. Заряд атомного ядра определяется числом протонов, которое совпадает с порядковым номером элемента в периодической таблице Д.И. Менделеева.

Электроны заполняют электронные слои вокруг атомного ядра. Электроны с одинаковым значением главного квантового числа n образуют квантовый слой близких по размерам электронных облаков. Слои с n = 1,2,3,4. обозначаются соответственно буквами K, L, M, N. По мере удаления от атомного ядра ёмкость слоёв увеличивается и в соответствии со значением n составляет 2 (слой K), 8 (слой L), 18 (слой M), 32 (слой N). электронов.

Исключением из общего правила является положительный ион водорода, который не содержит электронов и считается элементарной частицей — протоном. В то время как отрицательный ион водорода содержит два электрона. Фактически гидрид-ион является системой из одного протона и двух электронов и изоэлектронен положительному иону лития, имеющему в электронной оболочке также два электрона.

Вследствие волнового характера движения электрона ион не имеет строго определённых границ. Поэтому измерить абсолютные размеры ионов невозможно. Кажущийся радиус иона зависит от того, какое физическое свойство рассматривается, и будет различным для разных свойств. Обычно используют такие ионные радиусы, чтобы сумма двух радиусов равнялась равновесному расстоянию между соответствующими соприкасающимися ионами в кристалле. Такая полуэмпирическая таблица ионных радиусов была составлена Л. Полингом. [3]

Позднее была составлена новая система ионных радиусов на основе кристаллохимических исследований Г.Б. Бокия структур простейших бинарных соединений. [4]

Ионизация [ править | править код ]

Атомы и молекулы могут превращаться в положительно заряженные ионы в результате потери одного или нескольких электронов. Отрыв электрона от атома или молекулы требует затраты энергии, называемой энергией ионизации.

Положительно заряженные ионы также образуются при присоединении протона (положительно заряженного ядра атома водорода). Примером является молекулярный ион водорода, ион аммония, ониевые соединения.

Отрицательно заряженные ионы образуются в результате присоединения электрона к атому или молекуле. Присоединение электрона сопровождается выделением энергии.

Положительный ион водорода (H + ) получается при ионизации атома водорода, в физике он имеет название протон и обозначается символом p (или p + ); протоны вместе с нейтронами образуют все атомные ядра. Энергия ионизации в данном процессе имеет значение 13,595 эВ.

Для атома гелия энергия ионизации составляет 24,581 эВ и 54,403 эВ и соответствует отрыву первого и второго электронов. Получаемый ион гелия (He 2+ ) в физике имеет название альфа-частица. Выброс альфа-частиц наблюдается при радиоактивном распаде некоторых атомных ядер, например 88Ra 226 .

Энергия отрыва первого электрона атома имеет явно выраженный периодический характер в зависимости от порядкового номера элемента.

В связи с низкими значениями энергии ионизации щелочных металлов, их атомы легко теряют свои внешние электроны под действием света. Работа отрыва электрона производится в данном случае за счёт энергии поглощаемых металлом квантов света.

Читайте также:  Можно ли покрасить виниловые обои водоэмульсионной краской
Оценить статью
Добавить комментарий