יון

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

קפיצה אל: ניווט, חיפוש
ערך זה עוסק במונח בכימיה. אם התכוונתם לפירושים אחרים של המילה "יון", ראו יון (פירושונים).

יוןאנגלית: Ion) הוא אטום או מולקולה, הנושאים מטען חשמלי, כיוון שכמות האלקטרונים בהם שונה מכמות הפרוטונים. זאת בשונה מאטום נייטרלי, שבו כמות האלקטרונים והפרוטונים שווה.

ביון חיובי, כמות הפרוטונים גדולה מכמות האלקטרונים. הוא נקרא קטיון מפני שהוא נמשך לקתודה. ביון שלילי, כמות האלקטרונים גדולה מכמות הפרוטונים, והוא נקרא אניון מפני שהוא נמשך לאנודה. תהליך הוצאת אלקטרון מאטום, היוצר קטיון, נקרא יינון. התהליך ההפוך, הוספת אלקטרון לאטום היוצרת אניון, נקרא זיקה אלקטרונית.

תוכן עניינים

[עריכה] תרכובות יוניות

תרכובות רבות נוצרות הודות למשיכה חשמלית חזקה בין יון חיובי ויון שלילי; הן ידועות כתרכובות יוניות, או מלחים. הקשר בין שני היונים נקרא קשר יוני. מלח בישול, לדוגמה, מורכב מיונים של -Cl ו+Na בכמות שווה. במצב מוצק, היונים מסודרים בסריג יוני.

[עריכה] תרכובות של יונים חד אטומיים

מלחים פשוטים הם לעתים קרובות הִתרַ‏כּ‏בוּ‏ת של מתכת ואל מתכת יחד, ליצירת יון חיובי ויון שלילי. יוני המתכת יהיו חיוביים, בעוד שיוני האל מתכת יהיו שליליים. גודלו של המטען נקבע על פי הערכות האלקטרונים ברמות החיצוניות של האטום והיון, המשפיעה על אנרגיות הזיקה אלקטרונית והיינון.

כך, למשל, אטום ממשפחת ההלוגנים יעבור חיזור בדרגה אחת (יקבל אלקטרון אחד) ליצירת יון שמטענו מינוס אחת, וישלים בכך רמה חיצונית מלאה; בעוד שאטום של משפחת המתכות האלקליות העפרוריות יתחמצן בשתי דרגות (יתן שני אלקטרונים) ליצירת יון שמטענו פלוס שתיים, והוא בעל רמה חיצונית מלאה.

לדוגמה, נוסחתה של התרכובת מגנזיום כלורי תהיה MgCl2, משום שמטענו של הכלור הוא מינוס אחת ומטענו של המגנזיום הוא פלוס שתיים; מטענה של התרכובת הוא נייטרלי, ולכן דרושה כמות כפולה של יוני כלור שמטענם רק מחצית ממטען יוני המגנזיום.

תחמוצות של מתכות הן דוגמה למלחים הבנויים מיונים חד אטומיים: החלודה היא תחמוצת הברזל Fe2O3; הסיד, CaO, הוא תחמוצת הסידן; האלום (אלומינה), Al2O3 ועוד.

[עריכה] תרכובות של יונים הבנויים ממולקולות

מלחים מורכבים עשויים להיות צירוף של שני יונים, שכל אחד מהם מורכב משני אטומים ויותר. סך מטענה של התרכובת יהיה נייטרלי.

דוגמאות למלחים הבנויים מיונים רב אטומיים: סודה לשתיה, NaHCO3, שבנויה מיון נתרן, +Na, ומיון ביקרבונט, -HCO3;אמון חנקתי, NH4NO3, המשמש לדישון, מורכב מהיונים אמוניום +NH4 וחנקתי -NO3; הגבס, CaSO4, מורכב מיון סידן 2+Ca ומיון גופרתי 2-SO4.
קבוצה של יונים שאינם מחוברים זה לזה (אלא נמצאים במצב גזי) נקראת פלזמה. הפלזמה נודעת גם כמצב הרביעי של החומר כי תכונותיה שונות משל מוצק, נוזל או גז.

[עריכה] יונים בביולוגיה

בביוכימיה ובמערכות הגוף השונות ממלאים היונים תפקידים מרכזיים. כך לדוגמה, ה"ברזל" אותו אנו מקבלים ממזונות שונים אינו אלא יוני ברזל (Fe+2/Fe+3). הברזל הטעון במטען פלוס שתיים משמש כמרכיב המרכזי במולקולות ההמוגלובין והמיוגלובין, המתפקדות כנושאי חמצן במערכת הדם.

[עריכה] היסטוריה

מייקל פאראדיי הוא שהגה לראשונה את תאוריית היונים, בסביבות שנת 1830, על מנת לתאר את המולקולות שנעות בתמיסה, חלקן לאנודה וחלקן לקטודה. אולם רק ב-1884 תיאר סוונטה ארהניוס את המנגנון שעל פיו הגיע פאראדיי למסקנותיו, בעבודת הדוקטורט שלו לאוניברסיטת אופסלה. בתחילה התאוריה לא התקבלה, אך מאוחר יותר אף קיבל על המחקר פרס נובל לכימיה ב-1903.

[עריכה] טבלת היונים הנפוצים

Common Cations
Common Name Formula Historic Name
Simple Cations
Aluminum Al3+
Barium Ba2+
Beryllium Be2+
Caesium Cs+
Calcium Ca2+
Chromium(II) Cr2+ Chromous
Chromium(III) Cr3+ Chromic
Chromium(VI) Cr6+ Chromyl
Cobalt(II) Co2+ Cobaltous
Cobalt(III) Co3+ Cobaltic
Copper(I) Cu+ Cuprous
Copper(II) Cu2+ Cupric
Gallium Ga3+
Helium He2+ (Alpha particle)
Hydrogen H+ (Proton)
Iron(II) Fe2+ Ferrous
Iron(III) Fe3+ Ferric
Lead(II) Pb2+ Plumbous
Lead(IV) Pb4+ Plumbic
Lithium Li+
Magnesium Mg2+
Manganese(II) Mn2+ Manganous
Manganese(III) Mn3+ Manganic
Manganese(IV) Mn4+ Manganyl
Manganese(VII) Mn7+
Mercury(II) Hg2+ Mercuric
Nickel(II) Ni2+ Nickelous
Nickel(III) Ni3+ Nickelic
Potassium K+
Silver Ag+
Sodium Na+
Strontium Sr2+
Tin(II) Sn2+ Stannous
Tin(IV) Sn4+ Stannic
Zinc Zn2+
Polyatomic Cations
Ammonium NH4+
Hydronium H3O+
Nitronium NO2+
Mercury(I) Hg22+ Mercurous
Common Anions
Formal Name Formula Alt. Name
Simple Anions
Arsenide As3−
Azide N3
Bromide Br
Chloride Cl
Fluoride F
Hydride H
Iodide I
Nitride N3−
Oxide O2−
Phosphide P3−
Sulfide S2−
Peroxide O22−
Oxoanions
Arsenate AsO43−
Arsenite AsO33−
Borate BO33−
Bromate BrO3
Hypobromite BrO
Carbonate CO32−
Hydrogen Carbonate HCO3 Bicarbonate
Chlorate ClO3
Perchlorate ClO4
Chlorite ClO2
Hypochlorite ClO
Chromate CrO42−
Dichromate Cr2O72−
Iodate IO3
Nitrate NO3
Nitrite NO2
Phosphate PO43−
Hydrogen Phosphate HPO42−
Dihydrogen Phosphate H2PO4
Permanganate MnO4
Phosphite PO33−
Sulfate SO42−
Thiosulfate S2O32−
Hydrogen Sulfate HSO4 Bisulfate
Sulfite SO32−
Hydrogen Sulfite HSO3 Bisulfite
Anions from Organic Acids
Acetate C2H3O2
Formate HCO2
Oxalate C2O42−
Hydrogen Oxalate HC2O4 Bioxalate
Other Anions
Hydrogen Sulfide HS Bisulfide
Telluride Te2−
Amide NH2
Cyanate OCN
Thiocyanate SCN
Cyanide CN
Hydroxide OH

[עריכה] ראו גם

כלים אישיים