יון
יוֹן (מיוונית עתיקה: Ἰόν – "מתקדם"; "נע") הוא חלקיק אטומי או מולקולרי בעל מטען חשמלי כולל חיובי או שלילי, זאת כיוון שכמות האלקטרונים אינם תואמים למספר הפרוטונים. זאת בשונה מאטום או מולקולה שבהם מספר האלקטרונים והפרוטונים תואם בדיוק ועל כן אינם נושאים מטען חשמלי (אלקטרומגנטי) כלשהו.
ביון חיובי, מספר האלקטרונים קטן ממספר הפרוטונים. הוא נקרא קַטְיוֹן מפני שבתא אלקטרוכימי הוא נמשך לקתודה (האלקטרודה השלילית, כלומר זו שדרכה זורמים אלקטרונים לתוך התא).
ביון שלילי, מספר האלקטרונים גדול ממספר הפרוטונים, והוא נקרא אַנְיוֹן מפני שהוא נמשך לאנודה (האלקטרודה החיובית, כלומר זו שממנה זורמים אלקטרונים החוצה מהתא האלקטרוכימי).
תהליך הפיכת אטום או מולקולה נייטרליים ליון נקרא "יינון", ונעשה על ידי הוספת או הסרת אלקטרון או מספר אלקטרונים.
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 במספר שווה. במצב מוצק, היונים מסודרים בסריג יוני.
תרכובות של יונים חד אטומיים
מלחים פשוטים הם לעיתים 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
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 מהיון אמוניום +NH4 ומיון חנקתי -NO3
- גבס, CaSO4, מורכב מיון סידן Ca2+ ומיון גופרתי SO42-
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
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
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
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ראו גם
קישורים חיצוניים
| מיזמי קרן ויקימדיה |
|---|
 ערך מילוני בוויקימילון: יון |
- אטומים לעומת יונים, באתר לרגו (LerGO)
יונים (פיזיקה), דף שער בספרייה הלאומית- יון, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
38208380יון