יון

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
הפוטנציאל האלקטרוסטטי של יון הניטראט. האזורים הצבועים בכתום הם בעלי רמת אנרגיה נמוכה יותר מאלה הצהובים.

יון (בלועזית: Ion, מיוונית עתיקה: ἰόν, "מתקדם"; "נע") הוא אטום או מולקולה, הנושאים מטען חשמלי כיוון שמספר האלקטרונים בהם שונה ממספר הפרוטונים. זאת בשונה מאטום נייטרלי, שבו מספר האלקטרונים והפרוטונים שווה ומטענם החשמלי הכללי הוא אפס.

ביון חיובי, מספר האלקטרונים קטן ממספר הפרוטונים. הוא נקרא קטיון מפני שבתא אלקטרוכימי הוא נמשך לקתודה (האלקטרודה השלילית, כלומר זו שדרכה זורמים אלקטרונים לתוך התא).
ביון שלילי, מספר האלקטרונים גדול ממספר הפרוטונים, והוא נקרא אניון מפני שהוא נמשך לאנודה (האלקטרודה החיובית, כלומר זו שממנה זורמים אלקטרונים החוצה מהתא האלקטרוכימי). תהליך הוצאת אלקטרון מאטום, היוצר קטיון, נקרא יינון. התהליך ההפוך, הוספת אלקטרון לאטום היוצרת אניון, נקרא רקומבינציה.

תרכובות יוניות[עריכת קוד מקור | עריכה]

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 במספר שווה. במצב מוצק, היונים מסודרים בסריג יוני.

תרכובות של יונים חד אטומיים[עריכת קוד מקור | עריכה]

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 דרוש מספר כפול 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.

תרכובות של יונים הבנויים ממולקולות[עריכת קוד מקור | עריכה]

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:

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.

יונים בביולוגיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

בביוכימיה ובמערכות הגוף השונות ממלאים היונים תפקידים מרכזיים. כך לדוגמה, ה"ברזל" אותו אנו מקבלים ממזונות שונים אינו אלא יוני ברזל ( Fe2+/Fe3+). הברזל הטעון במטען פלוס שתיים משמש כמרכיב המרכזי במולקולות ההמוגלובין והמיוגלובין, המתפקדות כנושאי חמצן במערכת הדם.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

מייקל פאראדיי הוא שהגה לראשונה את תאוריית היונים, בסביבות שנת 1830, על מנת לתאר את המולקולות שנעות בתמיסה, חלקן לאנודה וחלקן לקתודה. 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.

טבלת היונים הנפוצים[עריכת קוד מקור | עריכה]

קטיונים
שם מקובל נוסחה שם היסטורי
קטיונים פשוטים
אלומיניום
Al3+
בריום
Ba2+
בריליום
Be2+
צסיום
Cs+
סידן
Ca2+
כרום (II)
Cr2+
כרומוס
כרום (III)
Cr3+
כרומיק
כרום (VI)
Cr6+
כרומיל
קובלט (II)
Co2+
קובלטוס
קובלט (III)
Co3+
קובלטיק
נחושת (I)
Cu+
קופרוס
נחושת (II)
Cu2+
קופריק
גליום
Ga3+
הליום
He2+
(חלקיק אלפא)
מימן
H+
(פרוטון)
ברזל (II)
Fe2+
פרוס
ברזל (III)
Fe3+
פריק
עופרת (II)
Pb2+
פלומבוס
עופרת (IV)
Pb4+
פלומביק
ליתיום
Li+
מגנזיום
Mg2+
מנגן (II)
Mn2+
מנגנוס
מנגן (III)
Mn3+
מנגניק
מנגן (IV)
Mn4+
מנגניל
מנגן (VII)
Mn7+
כספית (II)
Hg2+
מרקוריק
ניקל (II)
Ni2+
ניקלוס
ניקל (III)
Ni3+
ניקליק
אשלגן
K+
כסף
Ag+
נתרן
Na+
סטרונציום
Sr2+
בדיל (II)
Sn2+
סטאנוס
בדיל (IV)
Sn4+
סטאניק
אבץ
Zn2+
קטיונים מרובי אטומים
אמוניום
NH4+
הידרוניום
H3O+
ניתרונים
NO2+
כספית (I)
Hg22+
מרקוריוס
אניונים
שם רשמי נוסחה שם היסטורי
אניונים פשוטים
ארסניד
As3−
אזיד
N3
ברומיד
Br
כלוריד
Cl
פלואוריד
F
הידריד
H
יודיד
I
ניתריד
N3−
אוקסיד (תחמוצת)
O2−
פוספיד
P3−
סולפיד
S2−
פראוקסיד (תחמוצת)
O22−
אוקסיאניונים (אניונים של תחמוצות)
ארסנט
AsO43−
ארסניט
AsO33−
בוראט
BO33−
ברומט
BrO3
היפוברומיד
BrO
פחמה
CO32−
קרבונט
מימן פחמתי
HCO3
ביקרבונט
כלורט
ClO3
פרכלורט
ClO4
כלוריט
ClO2
היפוכלורט
ClO
כרומט
CrO42−
דיכרומט
Cr2O72−
יודט
IO3
חנקה
NO3
חנקית
NO2
ניטריט
זרחה
PO43−
Hydrogen Phosphate
HPO42−
Dihydrogen Phosphate
H2PO4
Permanganate
MnO4
פוספיט
PO33−
סולפט
SO42−
Thiosulfate
S2O32−
Hydrogen Sulfate
HSO4
Bisulfate
סולפיט
SO32−
Hydrogen Sulfite
HSO3
Bisulfite
אניונים של חומצות אורגניות
אצטט
C2H3O2
Formate
HCO2
Oxalate
C2O42−
Hydrogen Oxalate
HC2O4
Bioxalate
אניונים נוספים
Hydrogen Sulfide
HS
Bisulfide
Telluride
Te2−
Amide
NH2
Cyanate
OCN
Thiocyanate
SCN
Cyanide
CN
Hydroxide
OH

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]