Ион и атом: что общего и в чем разница

Разница между атомами и частицами

Ион и атом: что общего и в чем разница

Ключевое различие между атомами и частицами состоит в том, что атомы представляют собой небольшие единицы, состоящие из нескольких частиц, тогда как частицы представляют собой мельчайшие части вещества.

Атом — это самая маленькая единица всей материи. В прошлом люди думали, что атом — это самая маленькая часть вещества, которая существует, и которую не можем быть разделена дальше.

 Но согласно последним исследованиям, атом состоит из нескольких маленьких частиц, называемых субатомными частицами.

 Однако термин «частица в химии» относится к любому небольшому локализованному объекту, который имеет физические свойства, такие как объем, плотность и масса.

  1. Обзор и основные отличия
  2. Что такое атомы
  3. Что такое частицы
  4. В чем разница между атомами и частицами
  5. Заключение

Что такое атомы?

Атомы — это самые маленькие частицы химического элемента, которые могут существовать. Следовательно, это наименьшая единица вещества, и определенный атом представляет свойства химического элемента, к которому он принадлежит. Все газы, твердые вещества, жидкости и плазма содержат атомы. Это очень мелкие единицы, как правило, размер которых составляет около 100 пикометров.

Атом содержит ядро ​​и электроны, движущиеся вокруг ядра. Атомное ядро ​​состоит из протонов и нейтронов (а также некоторых других субатомных частиц). Как правило, число нейтронов, протонов и электронов равны друг другу, но в случае изотопов число нейтронов отличается от числа протонов.

 Около 99% массы атома сосредоточено в ядре, потому что масса электрона практически ничтожна. Среди этих субатомных частиц протон имеет заряд +1, а электрон имеет заряд -1, нейтрон же, не имеет заряда.

 Если атом имеет одинаковое количество протонов и электронов, то общий заряд атома равен нулю, недостаток одного электрона приводит к заряду +1, а увеличение на один электрон дает атому -1 заряд.

Строение атома

Количество протонов в атоме определяет химический элемент, к которому принадлежит этот атом. Это означает, что определенный химический элемент имеет определенное количество протонов в своих атомах.

Кроме того, атомы участвуют в химической связи посредством приобретения, удаления или совместного использования своих электронов на самых внешних орбиталях. Образование химических связей приводит к образованию химических соединений или молекул. Большинство физических изменений в природе происходят из-за способности этих атомов связываться и диссоциировать.

Что такое частицы?

Частица — это мельчайшая часть материи. Это небольшой локализованный объект, обладающий такими свойствами, как масса, объем и плотность. Размер частиц может варьироваться от субатомных частиц, таких как электроны, до микроскопических частиц, таких как молекулы, и даже до макроскопических частиц, то есть гранулированного материала.

Макроскопические частицы в порошке

Как правило, мы используем термин частица для трех основных размеров частиц: макроскопические, микроскопические и субатомные частицы. Макроскопические частицы крупнее атомов и молекул и видны невооруженным глазом.

Например частицы порошка и пыли мы видим невооруженным взлядом. Микроскопические частицы невидимы невооруженным глазом, но видны через микроскопы. В основном это частицы с размерами от атомов до молекул. К ним относятся наночастицы и коллоидные частицы.

 Субатомные частицы — это компоненты в атомах: протоны, нейтроны, электроны и т.д.

В чем разница между атомами и частицами?

Ключевое различие между атомами и частицами состоит в том, что атомы представляют собой небольшие единицы, содержащие несколько частиц, тогда как частицы представляют собой мельчайшие порции вещества.

 Существует три различных типа частиц: макроскопические, микроскопические и субатомные частицы. При рассмотрении разных типов атомов они принадлежат разным химическим элементам в зависимости от атомных номеров.

 Размер атома составляет около 100 пикометров, в то время как размер частиц варьируется от субатомных частиц до макроскопических частиц.

Атомы представляют собой небольшие единицы вещества, которые содержат несколько частиц, которые называются субатомными частицами. Однако термин частица относится к любому маленькому объекту.

 Следовательно, ключевое различие между атомами и частицами заключается в том, что атомы представляют собой небольшие единицы, состоящие из нескольких частиц, тогда как частицы представляют собой мельчайшие части вещества.

Источник: https://raznisa.ru/raznica-mezhdu-atomami-i-chasticami/

Тема №3 «Характеристики химических связей» | CHEM-MIND.com

Ион и атом: что общего и в чем разница

Учение о химической связи составляет основу всей теоретической химии. Под химической связью понимают такое взаимодействие атомов, которое связывает их в молекулы, ионы, радикалы, кристаллы. Различают четыре типа химических связей: ионную, ковалентную, металлическую и водородную. Различные типы связей могут содержаться в одних и тех же веществах.

1. В основаниях: между атомами кислорода и водорода в гидроксогруппах связь полярная ковалентная, а между металлом и гидроксогруппой — ионная.

2. В солях кислородсодержащих кислот: между атомом неметалла и кислородом кислотного остатка — ковалентная полярная, а между металлом и кислотным остатком — ионная.

3. В солях аммония, метиламмония и т. д. между атомами азота и водорода — ковалентная полярная, а между ионами аммония или метиламмония и кислотным остатком — ионная.

4. В пероксидах металлов (например, Na2O2) связь между атомами кислорода ковалентная неполярная, а между металлом и кислородом — ионная и т. д.

Причиной единства всех типов и видов химических связей служит их одинаковая химическая природа — электронно-ядерное взаимодействие. Образование химической связи в любом случае представляет собой результат электронно-ядерного взаимодействия атомов, сопровождающегося выделением энергии.

Способы образования ковалентной связи

Ковалентная химическая связь — это связь, возникающая между атомами за счет образования общих электронных пар.

Ковалентные соединения – обычно газы, жидкости или сравнитель­но низкоплавкие твердые вещества. Одним из редких исключений явля­ется алмаз, который плавится выше 3 500 °С.

Это объясняется строением алмаза, который представляет собой сплошную решетку ковалентно связанных атомов углерода, а не совокупность отдельных молекул. Фак­тически любой кристалл алмаза, независимо от его размера, представля­ет собой одну огромную молекулу.

Ковалентная связь возникает при объединении электронов двух атомов неметаллов. Возникшая при этом структура называется молекулой.

Механизм образования такой связи может быть обменный и донорно-акцепторный.

В большинстве случаев два ковалентно связанных атома имеют раз­ную электроотрицательность и обобществленные электроны не принад­лежат двум атомам в равной степени. Большую часть времени они нахо­дятся ближе к одному атому, чем к другому.

В молекуле хлороводорода, например, электроны, образующие ковалентную связь, располагаются ближе к атому хлора, поскольку его электроотрицательность выше, чем у водорода. Однако разница в способности притягивать электроны не столь велика, чтобы произошел полный перенос электрона с атома водо­рода на атом хлора.

Поэтому связь между атомами водорода и хлора можно рассматривать как нечто среднее между ионной связью (полный перенос электрона) и неполярной ковалентной связью (симмет­ричное расположение пары электронов между двумя атомами). Частич­ный заряд на атомах обозначается греческой буквой δ.

Такая связь называется полярной ковалентной связью, а о молеку­ле хлороводорода говорят, что она полярна, т. е. имеет положительно заряженный конец (атом водорода) и отрицательно заряженный конец (атом хлора).

1. Обменный механизм действует, когда атомы образуют общие электронные пары за счет объединения неспаренных электронов.

1) Н2 — водород.

Связь возникает благодаря образованию общей электронной пары s-электронами атомов водорода (перекрыванию s-орбиталей).

2) HCl — хлороводород.

Связь возникает за счет образования общей электронной пары из s- и р-электронов (перекрывания s-р-орбиталей).

3) Cl2: В молекуле хлора ковалентная связь образуется за счет непарных р-электронов (перекрывание р-р-орбиталей).

4) N2: В молекуле азота между атомами образуются три общие электронные пары.

Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи

Донор имеет электронную пару, акцептор — свободную орбиталь, которую эта пара может занять.

В ионе аммония все четыре связи с атомами водорода ковалентные: три образовались благодаря созданию общих электронных пар атомом азота и атомами водорода по обменному механизму, одна — по донорно-акцепторному механизму.

Ковалентные связи классифицируют по способу перекрывания электронных орбиталей, а также по смещению их к одному из связанных атомов. Химические связи, образующиеся в результате перекрывания электронных орбиталей вдоль линии связи, называются σ-связями (сигма-связями). Сигма-связь очень прочная.

р-орбитали могут перекрываться в двух областях, образуя ковалентную связь за счет бокового перекрывания.

Химические связи, образующиеся в результате «бокового» перекрывания электронных орбиталей вне линии связи, т. е. в двух областях, называются пи-связями.

По степени смещенности общих электронных пар к одному из связанных ими атомов ковалентная связь может быть полярной и неполярной.

Ковалентную химическую связь, образующуюся между атомами с одинаковой электроотрицательностью, называют неполярной. Электронные пары не смещены ни к одному из атомов, т. к.

атомы имеют одинаковую электроотрицательность — свойство оттягивать к себе валентные электроны от других атомов. Например,

т. е. посредством ковалентной неполярной связи об­разованы молекулы простых веществ-неметаллов. Ковалентную химическую связь между атома­ми элементов, электроотрицательности которых различаются, называют полярной.

Например, NH3 — аммиак. Азот более электро­отрицательный элемент, чем водород, поэтому об­щие электронные пары смещаются к его атому.

Характеристики ковалентной связи: длина и энергия связи

Характерные свойства ковалентной связи — ее длина и энергия. Длина связи — это расстояние между ядрами атомов. Химическая связь тем проч­нее, чем меньше ее длина.

Однако мерой прочности связи является энергия связи, которая определяет­ся количеством энергии, необходимой для разрыва связи. Обычно она измеряется в кДж/моль.

Так, согласно опытным данным, длины связи молекул H2, Cl2 и N2 соответственно составляют 0,074, 0,198 и 0,109 нм, а энергии связи соответственно равны 436, 242 и 946 кДж/моль.

Ионы. Ионная связь

Для атома существует две основные возможности подчиниться прави­лу октета. Первая из них — образование ионной связи. (Вторая — образова­ние ковалентной связи, о ней речь пойдет ниже). При образовании ион­ной связи атом металла теряет электроны, а атом неметалла приобретает.

Представим себе, что «встречаются» два атома: атом металла I группы и атом неметалла VII группы. У атома металла на внешнем энергетическом уровне находится единственный электрон,  а атому неметалла как раз не хватает именно одного электрона, чтобы его внешний уровень оказался завершенным.

Первый атом легко отдаст второму свой далекий от ядра и слабо связанный с ним электрон, а второй предоставит ему свободное место на своем внешнем электронном уровне.

Тогда атом, лишенный одного своего отрицательного заряда, станет положительно заряженной частицей, а второй превратится в отрицательно заряженную частицу благодаря полученному электрону. Такие частицы называются ионами.

Ионная связь — это химическая связь, возникающая между ионами. Цифры, показывающие число атомов или молекул, называются коэффициентами, а цифры, показывающие число атомов или ионов в молекуле, называют индексами.

Металлическая связь

Металлы обладают специфическими свойствами,  отличающимися от свойств других веществ. Такими свойствами являются сравнительно высокие температуры плавления, способ­ность к отражению света, высокая тепло- и электропроводность. Эти особенности обязаны существованию в металлах особого вида связи — металлической связи.

Металлическая связь — связь между положительными иона­ми в кристаллах металлов, осуществляемая за счет притяжения электронов, свободно перемещающихся по кристаллу. Атомы большинства металлов на внешнем уровне содержат небольшое число электронов — 1, 2, 3.

Эти электроны легко отрываются, и атомы при этом превращаются в положительные ионы. Оторвавшиеся электроны перемещаются от одного иона к другому, связывая их в единое целое. Соединяясь с ионами, эти электроны образуют временно атомы, потом снова отрываются и соединяются уже с другим ионом и т. д.

Бесконечно происходит процесс, который схематически можно изобразить так:

Следовательно, в объеме металла атомы непрерывно превращаются в ионы и наоборот. Связь в металлах между ионами посредством обобществленных электронов называется металлической. Металлическая связь имеет некоторое сходство с ковалентной, поскольку основана на обобществлении внешних электронов.

Однако при ковалентной связи обобществлены внешние непарные электроны только двух соседних атомов, в то время как при металлической связи в обобществлении этих электронов принимают участие все атомы.

Именно поэтому кристаллы с ковалентной связью хрупкие, а с металлической, как правило, пластичны, электропроводны и имеют металлический блеск.

Металлическая связь характерна как для чи­стых металлов, так и для смесей различных ме­таллов — сплавов, находящихся в твердом и жид­ком состояниях.

Однако в парообразном состоянии атомы металлов связаны между собой ковалентной связью (например, парами натрия заполняют лам­пы желтого света для освещения улиц больших городов).

Пары металлов состоят из отдельных мо­лекул (одноатомных и двухатомных).

Металлическая связь отличается от ковалентной также и по прочности: ее энергия в 3-4 раза меньше энергии ковалентной связи. Энергия связи — энергия, необходимая для разрыва хими­ческой связи во всех молекулах, составляющих один моль ве­щества. Энергии ковалентных и ионных связей обычно велики и составляют величины порядка 100-800 кДж/моль.

Водородная связь

Химическую связь между положительно поляризованными атомами водорода одной молекулы (или ее части) и отрицательно поляризованными атомами сильно электроотрицательных элементов, имеющих наподеленные электронные пары (F, O, N и реже S и Cl), другой молекулы (или ее части) называют водородной. Механизм образования водородной связи имеет частично электростатический, частично донорно-акцепторный характер.

Примеры межмолекулярной водородной связи:

При наличии такой связи даже низкомолекулярные вещества могут быть при обычных условиях жидкостями (спирт, вода) или легко сжижающимися газами (аммиак, фтороводород). В биополимерах — белках (вторичная структура) — имеется внутримолекулярная водородная связь между карбонильным кислородом и водородом аминогруппы:

Молекулы полинуклеотидов — ДНК (дезокси­рибонуклеиновая кислота) — представляют собой двойные спирали, в которых две цепи нуклеотидов связаны друг с другом водородными связями.

При этом действует принцип комплементарности, т. е.

эти связи образуются между определенными пара­ми, состоящими из пуринового и пиримидиново­го оснований: против аденинового нуклеотида (А) располагается тиминовый (Т), а против гуанинового (Г) — цитозиновый (Ц).

Вещества с водородной связью имеют молеку­лярные кристаллические решетки.

Правило Октета

Электронная конфигурация атома особенно стабильна (иными словами, имеет минимальный запас энергии, что всегда предпочтитель­но), когда внешняя электронная оболочка заполнена. Поэтому атомы склонны к таким превращениям, в результате которых во внешнем слое оказывается „магическое” число электронов — восемь.

Исключение составляют атомы первых двух элементов периодической системы, для которых предпочтительно образование двухэлектронной внешней оболочки.
Модели атомов инертных газовПравило октета объясняет, почему инертные газы (группа VIIIA) гелий, неон и аргон обычно не вступают в химические реакции.

Их внешняя электронная оболочка уже заполнена, следовательно нет необ­ходимости во взаимодействии с другими атомами с целью принять, отдать или объединить электроны. Элементы 3—7-го периодов также обычно подчиняются правилу октета (т. е. склонны к заполнению s- и р-орбиталей, хотя могут иметься d- и f-орбитали).

Согласно правилу октета большинство атомов склонно прини­мать, отдавать или объединять электроны с тем, чтобы создать восьмиэлектронную внешнюю оболочку.

Определение типа связи

По электроотрицательности можно узнать тип связи: Разность электроотрицательностей элементов в соединении (ΔX) позволит судить о типе химической связи. Если величина Δ X = 0  –  связь ковалентная неполярная.

При разности электроотрицательностей до 2,0 связь называют ковалентной полярной, например: связь H—F в молекуле фтороводорода HF: Δ X = (3,98 – 2,20) = 1,78 Связи с разностью электроотрицательностей больше 2,0 считаются ионными.

Например: связь Na—Cl в соединении NaCl: Δ X = (3,16 – 0,93) = 2,23.

Шпаргалка

Химическая связь

Справочный материал для прохождения тестирования:

Таблица Менделеева Таблица растворимости

Источник: https://www.chem-mind.com/2017/03/08/%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B8-%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D1%85-%D1%81%D0%B2%D1%8F%D0%B7%D0%B5%D0%B9/

Ион и атом: что общего и в чем разница – Сайт о

Ион и атом: что общего и в чем разница

04.12.2019

Для начала изучения электроники нам  необходимо знать что такое атом.

Это нам понадобится для понимания внутренних процессов в радиодеталях да и не только .Ведь понимая процесс изнутри его проще понять и запомнить на долгое время.

Все вокруг нас в том числе и мы состоит из атомов. Атом настолько мал, что только в одной капле воды два секстиллиона атомов кислорода а это 2*1021  степени.(рис 1)

Основной частью атома является его ядро в котором находится почти вся масса атома, само ядро состоит из протонов и нейтронов. Вокруг которого  послойно вращаются электроны.(рис 2)

Электрон и протон имеют свой электрический потенциал. То есть в них хранятся мельчайшие порции электричества. (рис 2)
  • Электрон обладает отрицательным зарядом .
  • Протон имеет положительный заряд +.
  • Нейтрон является электрически нейтральным отсюда и его название.

Атомы различных веществ отличаются по количеству протонов в ядре и электронов вращающихся  вокруг него так в атоме водорода один протон (рис3.1)и один электрон далее по сложности гелий у него в ядре два протона два электрона(рис3.2), у лития три протона три электрона(рис 3.3) и т.д.

Атомы различаются по количеству протонов в ядре

На сегодняшний день известно 107 основных видов атомов их называют химическими элементами. Соединяя эти 107 химических элементов между собой получаются миллиарды различных веществ(рис 4). То есть разные сочетания атомов образуют вещества такие как гранит и бумагу, нефть и алмазы, медь и алюминий да и все что нас окружает.

Молекула

Электроны вращаются вокруг ядра атома не абы как а послойно. В первом слое от ядра атома могут вращаться не более двух электронов (рис. 5) второй слой может вместить в себя уже до восьми, третий до восемнадцати тд.

Слои электронов

Наиболее важным слоем является крайний слой электронов, благодаря ему атом может взаимодействовать с другими атомами образуя при этом молекулы, а ещё последний слой электронов влияет на его электропроводность, но об этом вы узнаете далее.

Атом может называться атомом только в том случаи если его количество протонов будет равно количеству электронов в нем.(рис 6.1)

Если же количество протонов и электронов различаются между собой то этот атом называют ионом.

В случаи если электронов в атоме больше протонов то такой атом называют отрицательным ионом(рис. 6.2) и наоборот протонов больше чем электронов то его называют положительным ионом(рис 6.3).

  1. Если вы не чего не поняли, то нечего страшного в этом нет, ведь подобная информация весьма сложна в усвоении и в связи с этим советую вам посмотреть видео на эту тему.
  2. Контрольные вопросы.
  1. Из чего состоит атом? 

    Из протонов, нейтронов (ядро атома) и послойно вращающихся вокруг них электронов.

  2. Чем различаются атомы различных веществ?

    Количеством протонов, электронов, нейтронов. Количество протонов указывает на порядковый номер химического элемента в таблице Менделеева.

  3. Какой электрический потенциал у протона?
  4. Какой электрический потенциал у электрона?

Далее мы ещё вернемся к особенностям строения вещества.

Источник:

Ионы – это заряженные атомы и атомные группы. Понятие об ионных реакциях и заряде ионов :

Впервые термин «ион» был введен в 1834 году, в чем заслуга Майкла Фарадея. После изучения действия электрического тока на растворы солей, щелочей и кислот он пришел к выводу, что в них содержатся частицы, имеющие некий заряд.

Катионами Фарадей назвал ионы, которые в электрическом поле двигались к катоду, имеющему отрицательный заряд. Анионы — отрицательно заряженные неэлементарные ионные частицы, которые в электрическом поле движутся к плюсу — аноду.

Данная терминология применяется и сейчас, а частицы изучаются далее, что позволяет рассматривать химическую реакцию как результат электростатического взаимодействия.

Многие реакции протекают по этому принципу, что позволило понять их ход и подобрать катализаторы и ингибиторы для ускорения их протекания и для угнетения синтеза.

Также стало известно, что многие вещества, особенно в растворах, всегда находятся в виде ионов.

Номенклатура и классификация ионов

Ионы — это заряженные атомы или группа атомов, которая в ходе химической реакции потеряла или приобрела электроны. Они составляют внешние слои атома и могут теряться из-за низкой силы притяжения ядра.

Тогда результатом отсоединения электрона является положительный ион. Также если атом имеет сильный ядерный заряд и узкую электронную оболочку, ядро является акцептором дополнительных электронов.

В результате этого образуется отрицательная ионная частица.

Сами ионы — это не только атомы с избыточной или недостаточной электронной оболочкой. Это может быть и группа атомов. В природе чаще всего существуют именно групповые ионы, которые присутствуют в растворах, биологических жидкостях тел организмов и в морской воде.

Имеется огромное количество видов ионов, названия которых вполне традиционны. Катионы — это ионные частицы, заряженные положительно, а заряженные отрицательно ионы — это анионы. В зависимости от состава их называют по-разному. Например, катион натрия, катион цезия и другие.

Анионы называются по-другому, так как чаще всего состоят из многих атомов: сульфат-анион, ортофосфат-анион и другие.

Механизм образования ионов

Химические элементы в составе соединений редко являются электрически нейтральными. То есть они почти никогда не находятся в состоянии атомов.

В образовании ковалентной связи, которая считается самой распространенной, атомы также имеют некий заряд, а электронная плотность смещается вдоль связей внутри молекулы.

Однако заряд иона здесь не формируется, потому как энергия ковалентной связи меньше, нежели энергия ионизации. Потому, несмотря на различную электроотрицательность, одни атомы не могут полностью притянуть электроны внешнего слоя других.

В ионных реакциях, где разница электроотрицательности между атомами достаточно большая, один атом может забирать электроны внешнего слоя у другого атома. Тогда созданная связь сильно поляризуется и разрывается. Затраченная на это энергия, которая создает заряд иона, называется энергией ионизации. Для каждого атома она различная и указывается в стандартных таблицах.

Ионизация возможна только в том случае, когда атом или группа атомов способен либо отдавать электроны, либо акцептировать их. Чаще всего это наблюдается в растворе и кристаллах солей.

В кристаллической решетке также присутствуют почти неподвижные заряженные частицы, лишенные кинетической энергии.

А поскольку в кристалле нет возможности для передвижения, то реакция ионов протекают чаще всего в растворах.

Ионы в физике и химии

Физики и химики активно изучают ионы по нескольким причинам. Во-первых, эти частицы присутствуют во всех известных агрегатных состояниях вещества.

Во-вторых, энергию отрыва электронов от атома можно измерить, чтобы использовать это в практической деятельности. В-третьих, в кристаллах и растворах ионы ведут себя по-разному.

И, в-четвертых, ионы позволяют проводить электрический ток, а физико-химические свойства растворов меняются в зависимости от концентраций ионов.

Ионные реакции в растворе

Сами растворы и кристаллы следует рассмотреть детальнее. В кристаллах солей существуют отдельно расположенные положительные ионы, к примеру, катионы натрия и отрицательные, анионы хлора. Структура кристалла удивительна: за счет сил электростатического притяжения и отталкивания ионы ориентируются особым образом.

В случае с хлоридом натрия они образуют так называемую алмазную кристаллическую решетку. Здесь каждый натриевый катион окружен 6 хлоридными анионами. В свою очередь, каждый хлоридный анион окружает 6 анионов хлора. Из-за этого простая поваренная соль и в холодной и горячей воде растворяется почти с одинаковой скоростью.

В растворе тоже не существует цельной молекулы хлорида натрия. Каждый из ионов здесь окружается диполями воды и хаотично передвигается в ее толще.

Наличие зарядов и электростатических взаимодействий приводит к тому, что солевые растворы воды замерзают при температуре чуть меньше нуля, а кипят при температуре выше 100 градусов.

Более того, если в растворе присутствуют другие вещества, способные вступить в химическую связь, то реакция протекает не с участием молекул, а ионов. Это создало учение о стадийности химической реакции.

Те продукты, которые получаются в конце, не образуются сразу в ходе взаимодействия, а постепенно синтезируются из промежуточных продуктов.

Изучение ионов позволило понять, что реакция протекает как раз по принципам электростатических взаимодействий.

Их результатом является синтез ионов, которые электростатически взаимодействуют с другими ионами, создавая конечный равновесный продукт реакции.

Резюме

Такая частица, как ион, это электрически заряженный атом или группа атомов, которая получается в ходе потери или приобретения электронов. Самым простым ионом является водородный: если он теряет один электрон, то представляет собой лишь ядро с зарядом +1. Он обуславливает кислую среду растворов и сред, что важно для функционирования биологических систем и организмов.

Ионы могут иметь как положительные, так и отрицательные заряды. За счет этого в растворах каждая частица вступает в электростатическое взаимодействие с диполями воды, что также создает условия для жизни и передачи сигналов клетками. Более того, в ионные технологии развиваются дальше. К примеру, созданы ионные двигатели, которыми оснащалось уже 7 космических миссий NASA.

Источник:

Урок 6. Простые ионы – HIMI4KA

Архив уроков › Основные законы химии

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:

  • Na → Na+ + e—   и   ½Cl2 + e— → Cl—

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

Источник: https://sosh16zernograd.ru/elektronika-i-tehnika/ion-i-atom-chto-obshhego-i-v-chem-raznitsa.html

Ион | Электроника как хобби

Ион и атом: что общего и в чем разница

Заряды (ионы, электроны) создают тепло и свет .

При движении зарядов в веществе они нагревают его. Причём при интенсивном потоке они могут так сильно нагреть материал в котором движутся, что он начинает светиться подобно сильно нагретому или расплавленному металлу.

Одним из ярких во всех смыслах представителей нагрева и свечения  является лампа накаливания. Из за протекания в ней больших токов (большого количества зарядов) нить накала лампы начинает греться и затем светиться, собственно из за этого большого потребления зарядов мы все чаще отказываемся от таких ламп в пользу светодиодных, которые потребляют раз в десять меньше электроэнергии (зарядов).

Сам нагрев происходит при ударе или трении зарядов об атомы вещества в котором протекает ток.(рис14)`

Контрольный вопрос:Из за чего происходит нагрев вещества при прохождении через него зарядов?

Нагрев происходит при ударе или трении зарядов об атомы вещества в котором они протекают.

Нагрев и свечение это далеко не все возможности зарядов, о других их свойствах мы узнаем далее.

Электроны и ионы могут быть в свободном состоянии.

Атом на 99.9% состоит из пустоты, если представить, что ядро атома имеет размер арбуза, то электрон будет размером в горошину вращаться вокруг ядра на расстоянии около одного километра, а вот промежуток между атомами будет измеряться сотнях километров в наших масштабах.(рис 11).А все прочее пустота.

В металлах и других твердых веществах атомы крепко закреплены на своем месте за счет сильной связи атомов между собой, что собственно и делает этот материал твердым (рис12.1).

В жидкостях и газах межатомная связь слабее за счет этого она текучая и «мягкая»  (рис 12.2).Во всех веществах атомы колеблются, при повышении температуры их колебания увеличиваются и за счет этих колебаний атом может потерять электроны которые имеют слабую связь с ядром (опыт с термопарой) и эти свободные электроны отправляются в межатомное пространство в поисках свободного протона.

Вспомним, что если у электрически нейтрального атома, в котором количество электронов равно количеству протонов в ядре отнять некоторое количество электронов, то он станет положительным ионом(рис 6.

3) в твердом веществе такой ион будет стоять на месте за счет сильной межатомной связи, а вот в жидкостях и газах где атомы имеют слабую межатомную связь положительно заряженный ион может двигаться в сторону минуса это же относится и к отрицательному иону (атом с лишним электроном на орбите рис. 6.2)так как он имеет отрицательный заряд он будет двигаться к плюсу.(рис 13)

Итак, что мы выясняли:

  • В веществах много свободного пространства.
  • В твердых веществах только один вид зарядов это электрон.
  • В жидкостях и  газах могут быть три вида зарядов.
    • Электроны.
    • Положительные ионы.
    • Отрицательные ионы.
  • Узнали о свободных (негде не закрепленных) зарядах которые бороздят межатомное пространство.

Контрольные вопросы

Для начала изучения электроники нам  необходимо знать что такое атом.

Это нам понадобится для понимания внутренних процессов в радиодеталях да и не только .Ведь понимая процесс изнутри его проще понять и запомнить на долгое время.

Все вокруг нас в том числе и мы состоит из атомов. Атом настолько мал, что только в одной капле воды два секстиллиона атомов кислорода а это 2*1021  степени.(рис 1)

Основной частью атома является его ядро в котором находится почти вся масса атома, само ядро состоит из протонов и нейтронов. Вокруг которого  послойно вращаются электроны.(рис 2)

Электрон и протон имеют свой электрический потенциал. То есть в них хранятся мельчайшие порции электричества. (рис 2)

Электрон обладает отрицательным зарядом .

Протон имеет положительный заряд +.

Нейтрон является электрически нейтральным отсюда и его название.

Атомы различных веществ отличаются по количеству протонов в ядре и электронов вращающихся  вокруг него так в атоме водорода один протон (рис3.1)и один электрон далее по сложности гелий у него в ядре два протона два электрона(рис3.2), у лития три протона три электрона(рис 3.3) и т.д.

Атомы различаются по количеству протонов в ядре

На сегодняшний день известно 107 основных видов атомов их называют химическими элементами. Соединяя эти 107 химических элементов между собой получаются миллиарды различных веществ(рис 4). То есть разные сочетания атомов образуют вещества такие как гранит и бумагу, нефть и алмазы, медь и алюминий да и все что нас окружает.

Молекула

Электроны вращаются вокруг ядра атома не абы как а послойно. В первом слое от ядра атома могут вращаться не более двух электронов (рис. 5) второй слой может вместить в себя уже до восьми, третий до восемнадцати тд.

Слои электронов

Наиболее важным слоем является крайний слой электронов, благодаря ему атом может взаимодействовать с другими атомами образуя при этом молекулы, а ещё последний слой электронов влияет на его электропроводность, но об этом вы узнаете далее.

Атом может называться атомом только в том случаи если его количество протонов будет равно количеству электронов в нем.(рис 6.1)

Если же количество протонов и электронов различаются между собой то этот атом называют ионом.

В случаи если электронов в атоме больше протонов то такой атом называют отрицательным ионом(рис. 6.2) и наоборот протонов больше чем электронов то его называют положительным ионом(рис 6.3).

Если вы не чего не поняли, то нечего страшного в этом нет, ведь подобная информация весьма сложна в усвоении и в связи с этим советую вам посмотреть видео на эту тему.

Контрольные вопросы.

  1. Из чего состоит атом? 

    Из протонов, нейтронов (ядро атома) и послойно вращающихся вокруг них электронов.

  2. Чем различаются атомы различных веществ?

    Количеством протонов, электронов, нейтронов. Количество протонов указывает на порядковый номер химического элемента в таблице Менделеева.

  3. Какой электрический потенциал у протона?
  4. Какой электрический потенциал у электрона?

Далее мы ещё вернемся к особенностям строения вещества.

Источник: https://volt-amp.com/tag/%D0%B8%D0%BE%D0%BD/

Ион и атом: что общего и в чем разница

Ион и атом: что общего и в чем разница

Атомы и ионы – микроскопические частицы, которые состоят из ядра и электронов, вращающихся вокруг него по орбиталям. Основное, но не единственное, отличие между этими частицами состоит в том, что ион несет определенный заряд, а атом – нет.

Общие сведения об атомах и ионах

Атом – наименьшая частица вещества, обладающая всеми его свойствами. Радиус атома измеряется в пикометрах (метра). Атом – электронейтральная, то есть не несущая заряда структура, состоящая из ядра и вращающихся вокруг него электронов.

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, которые также называются субатомными частицами. Протон несет положительный заряд, по модулю равный заряду электрона. Нейтроны не имеют заряда.

Количество электронов в атоме соответствует числу протонов в ядре, что делает атом в целом электронейтральным.
Атом

Ион – неэлементарная частица, несущая положительный или отрицательный заряд. Ион получается в процессе отрыва или присоединения электрона к атому или группе атомов. Ион с отрицательным зарядом (атом с избытком электронов) называется анионом, а ион, несущий положительный заряд, (атом с недостатком электронов) – катионом.

Ионы

Как происходит образование ионов

Ион образуется из атома в процессе, называемом ионизацией. Катион образуется, когда электрон в атоме получает энергию ионизации, дающую ему возможность преодолеть потенциальный барьер, и удалится от атома, преодолев силы электростатического притяжения. Процесс образования аниона происходит с выделением энергии, когда атом получает дополнительный электрон.

Ионизация может наступить из-за повышения температуры, воздействия электрического поля, рентгеновского излучения или освещения.

Ионизация газов

Некоторые атомы не образуют отрицательных ионов. Например, инертные газы за счет полностью завершенного внешнего электронного уровня не могут присоединить еще один электрон.

Инертные газы не вступают в реакцию с другими веществами при нормальных условиях. Энергия ионизации инертных газов очень высока, по сравнению с атомами других химических элементов – от 10,8 эВ для радона до 24,6 эВ для гелия.

Столь большое значение энергии ионизации усложняет процесс образования ионов инертных газов.

Все щелочные металлы (рубий, натрий, калий, литий, цезий, франций) являются хорошими восстановителями, то есть легко отдают электроны другим атомам, превращаясь в положительно заряженные ионы. Происходит это за счет невысокой энергии ионизации – до 5 эВ. Франций — самый сильный восстановитель.

Атомы этого элемента отдают электроны легче, чем другие, за счет очень низкой энергии ионизации. Щелочные металлы имеют всего один валентный электрон, и его легче отдать, чем присоединить семь электронов для завершения энергетического уровня.

Щелочные металлы могут превращаться в положительно заряженные ионы просто под воздействием освещения.

Аналогичным свойством обладает водород. Его атом имеет единственный электрон и легко отдает его, образуя катион.

Галогены – фтор, бром, йод, хлор и астат (элементы, находящиеся в  основной подгруппе 7-ой группы таблицы Менделеева) обладают высокой электроотрицательностью – свойством смещать к себе общие пары электронов в соединении.

Они легко образуют анионы, поскольку на внешнем уровне у них уже 7 электронов, и недостает всего одного для завершения уровня. Бром, хлор, йод и астат могут образовывать как отрицательные, так и положительные ионы при контакте с более электроотрицательными элементами.

Фтор никогда не образует положительных ионов, так как является элементом с самой высокой электроотрицательностью и имеет высокую энергию ионизации.

Что же общего у атома и иона?

Атом и ион одного и того же элемента имеют в ядре одинаковое количество  протонов и нейтронов.

Ион обозначается тем же символом, что и соответствующий химический элемент в  периодической таблице, только справа указывается значение заряда.

Отличия между атомом и ионом

Основное отличие между атомом и ионом в том, что ион – заряженная частица, а атом – не заряженная.

Также атом и ион одного и того же элемента отличаются по массе, за счет разницы в количестве электронов. Катион имеет меньшую массу, чем атом того же элемента, а анион, соответственно, большую. Разница  между массой атома и массой иона кратна массе электрона.

Ионы, в отличии от атомов, не обладают свойствами простого вещества. Примером этого могут служить кристаллы йода, которые имеют темно-синий цвет, в газообразном состоянии он фиолетовый, а его ионы бесцветны. Ионы йода не дают цветной реакции с крахмалом и не ядовиты, в отличии от кристаллов.

Аналогичный пример – медь. Этот металл имеет золотисто-красный цвет, а его ионы – зелено-голубые.

Калий – серебристый металл, атомы которого активно реагирую с водой, в то время как ионы этого вещества не обладают таким свойством. То же самое различие характерно для свойств атомов и ионов натрия.

Катион водорода в реакции с аммиаком формирует ион аммония. Для молекулы водорода такая реакция не характерна.

Атомы не встречаются в природе самостоятельно, в отличии от ионов. Исключение составляют только инертные газы, которые вступают в реакцию с другими элементами только в экстремальных условиях. Если ион формируется из нескольких атомов, то он существенно отличается от атома размером и структурой. В отличии от атома, ион не относится к элементарным частицам.

Ионы имеют завершенный внешний энергетический уровень – на нем 8 электронов. Никакие атомы, кроме инертных газов, не обладают этим свойством.

Источник: https://vchemraznica.ru/ion-i-atom-chto-obshhego-i-v-chem-raznica/

Разница между атомом и ионом

Ион и атом: что общего и в чем разница

Атомы являются строительными блоками материи. Вся материя состоит из атомов. Ранее ученые полагали, что атом не может быть далее разделен. Но более поздние открытия обнаружили, что атомы могут быть далее разделены на субатомные частицы.

Основными субатомными частицами являются протоны, нейтроны и электроны. Базовая структура, состоящая из нескольких атомов, называется молекулой. Ион является производным определенного атома.

Основное различие между атомом и ионом состоит в том, что атомы не имеют суммарного электрического заряда, тогда как ионы имеют суммарный электрический заряд.

Ключевые области покрыты

1. Что такое атом
      – Определение, основные характеристики и примеры
2. Что такое ион
      – Определение, основные характеристики и примеры
3. Каковы сходства между атомом и ионом
      – Краткое описание общих черт
4. В чем разница между атомом и ионом
      – Сравнение основных различий

Ключевые слова: анион, атом, катион, электрон, ион, нейтрон, протон

Что такое атом

Атом является фундаментальной единицей всей материи. Другими словами, вся материя состоит из атомов. Хотя ученые ранее полагали, что атомы не могут быть далее разделены, эта концепция больше не действует. Эта концепция была изменена с открытием электрона, протона и ядра. После этого была разработана атомная теория, в которой описана структура атома.

Согласно современной атомной теории, атом состоит из двух компонентов. Это ядро ​​и атомные орбитали.

Ядро состоит из протонов, которые являются положительно заряженными субатомными частицами, и нейтронов, которые являются нейтрально заряженными субатомными частицами. Заряд протона +1.

Вокруг ядра находится электронное облако, в котором электроны атома движутся вдоль гипотетических орбиталей. Электрон имеет электрический заряд -1. Следовательно, электроны являются отрицательно заряженными частицами.

Атомы определенного элемента идентичны друг другу. Поэтому число протонов и нейтронов, присутствующих в ядре атомов, одинаково для одного элемента. Количество электронов вокруг ядра одинаково для атомов, принадлежащих одному элементу.

Протоны и нейтроны слипаются в ядре благодаря сильным силам, которые существуют между этими частицами. Эти силы называются взаимодействиями.

Эти взаимодействия происходят из-за обмена очень маленькими частицами, называемыми мезоны, Поэтому, чтобы разложить ядро ​​на протоны и нейтроны, требуется очень высокая энергия. Электроны движутся вокруг ядра.

Поскольку электроны заряжены отрицательно; электроны не притягиваются к положительно заряженным протонам в ядре, не попадают на ядро, так как сила, которая накапливается в результате движения электрона, равна силе притяжения ядра.

Поскольку эти две силы уравновешивают друг друга, электроны остаются в своем движении на определенном расстоянии от ядра. Путь, по которому движутся эти электроны, называется оболочкой или орбитой.

Рисунок 1: Упрощенная структура атома

Структура атома может быть дана так, но это неверно. Фактическая структура намного сложнее, чем на изображении выше.

Атомы могут принимать участие в химических связях. Атомы соединяются вместе, образуя молекулы или соединения. Эти вложения происходят через химические связи. Эти связи могут быть ковалентными связями, ионными связями, координационными связями или металлическими связями.

При образовании этих связей происходит обмен электронами. Но протоны и нейтроны в ядре не участвуют в химической связи.

Но в процессе радиоактивного распада ядро ​​атома превращается в совершенно другое ядро ​​путем преобразования протонов или нейтронов в разные частицы вместе с излучением излучения.

Что такое ион

Ион – это атом или молекула, которая имеет чистый электрический заряд. Этот заряд может быть положительным или отрицательным. Ион образуется, когда атом или молекула теряют или приобретают электроны.

Например, если конкретный атом теряет электрон, то электронов недостаточно, чтобы нейтрализовать полный положительный заряд ядра. Поэтому весь атом получает чистый положительный заряд.

Но если атом получает электрон, то в ядре недостаточно протонов, чтобы нейтрализовать общий отрицательный заряд всех электронов. Поэтому весь атом получает чистый отрицательный заряд.

Поскольку ионы представляют собой электрически заряженные частицы, они могут притягиваться электрическим полем. Отрицательные ионы притягиваются к положительному полюсу, тогда как положительно заряженные ионы притягиваются к отрицательному полюсу.

Ионы могут образовывать ионные связи. Ионная связь представляет собой тип химической связи, которая возникает из-за электростатического притяжения между двумя ионами, которые заряжены противоположно. Отрицательный ион образует ионные связи с одним или несколькими положительными ионами, чтобы нейтрализовать суммарный электрический заряд.

Рисунок 2: Образование катионов и анионов

Ионы встречаются в двух типах; катионы и анионы. Катионы – это атомы или молекулы, имеющие чистый положительный заряд, тогда как анионы – это атомы или молекулы, имеющие чистый отрицательный заряд. Анионы и катионы притягиваются друг к другу, так как они являются противоположно заряженными видами.

Если ион представляет собой один атом, то это одноатомный ион. Если ион – это молекула, то это многоатомный ион. Атомы металлов часто образуют положительно заряженные ионы или катионы, удаляя один или несколько электронов с самой внешней орбитали. Это потому, что атомы металла состоят из меньшего числа электронов на их самой внешней орбитали и слабо связаны с ядром.

Следовательно, эти электроны могут быть легко потеряны, образуя катион, чем образуя анион, получив большое количество электронов для заполнения орбитали. Большинство неметаллов имеют тенденцию делиться своими неспаренными электронами, а не терять или приобретать их.

Но если они стремятся стать ионами, они получают электроны, образующие анион, а не превращаются в катион, удаляя большое количество электронов.

Сходство между атомом и ионом

  • Атомы могут стать ионами.
  • И атомы, и ионы состоят из электронов, которые можно обменять.

Определение

Атом: Атом является фундаментальной единицей всей материи.

Ion: Ион – это атом или молекула, которая имеет чистый электрический заряд.

Электрический заряд

Атом: Атомы заряжены нейтрально.

Ion:Ионы заряжены либо положительно, либо отрицательно.

Аттракцион к электрическому полю

Атом: Атомы не притягиваются к электрическому полю.

Ion:Ионы притягиваются к электрическим полям в соответствии с их электрическим зарядом.

Количество электронов

Атом: Атомы состоят из равного числа электронов и протонов.

Ion:Ионы состоят из неодинакового числа электронов и протонов.

Заключение

Атомы являются фундаментальной единицей всей материи, из которой состоит вся материя. Атомы могут стать ионами, получая или удаляя электроны.

Но не все ионы являются атомами, потому что есть молекулы, которые могут стать ионами, удаляя или получая электроны этой молекулой.

Основное различие между атомом и ионом состоит в том, что атомы не имеют суммарного электрического заряда, тогда как ионы составляют суммарный электрический заряд.

Рекомендации:

1. Хельменстин, Энн Мари. «Что такое атом? (Пояснения и примеры). ”ThoughtCo. Н.п., н.д. Web.

Источник: https://ru.strephonsays.com/difference-between-atom-and-ion

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.