Ионы

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ИОНЫ (от греч. 261_280-22.jpg - идущий), одноатомные или многоатомные частицы, несущие электрич. заряд, напр. Н+, Li+, Аl3+, NH4+, F-, SO42-. Положительные ионы называют катионами (от греч. kation, буквально - идущий вниз), отрицательные - а н и о н а м и (от греч. anion, буквально идущий вверх). В своб. состоянии существуют в газовой фазе (в плазме). Положительные ионы в газовой фазе можно получить в результате отрыва одного или неск. электронов от нейтральных частиц при сильном нагреве газа, действии электрич. разряда, ионизирующих излучений и др. Поглощаемую при образовании однозарядного положит. иона энергию называют первым потенциалом ионизации (или первой энергией ионизации), для получения двухзарядного иона из однозарядного затрачивается вторая энергия ионизации и т. д. Отрицат. ионы образуются в газовой фазе при присоединении к частицам своб. электронов, причем нейтральные атомы могут присоединять не более одного электрона; отрицат. многозарядные одноатомные ионы в индивидуальном состоянии не существуют. Выделяющаяся при присоединении электрона к нейтральной частице энергия наз. сродством к электрону. В газовой фазе ионы могут присоединять нейтральные молекулы и образовывать ионмолекулярные комплексы. См. также Ионы в газах. В конденсир. фазах ионы находятся в ионных кристаллич. решетках и ионных расплавах; в р-рах электролитов имеются сольватир. ионы, образовавшиеся в результате электролитич. диссоциации растворенного в-ва. В конденсир. фазе ионы интенсивно взаимодействуют (связаны) с окружающими их частицами - ионами противоположного знака в кристаллах и в расплавах, с нейтральными молекулами - в р-рах. Взаимод. происходит по кулоновскому, ион-дипольному, донорно-акцепторному механизмам. В р-рах вокруг ионов образуются сольватные оболочки из связанных с ионами молекул р-рителя (см. Гидратация, Сольватация). Представление об ионах в кристаллах - удобная идеализир. модель, т.к. чисто ионной связи никогда не бывает, напр., в кристаллич. NaCl эффективные заряды атомов Na и Сl равны соотв. приблизительно +0,9 и —0,9. Св-ва ионов в конденсир. фазе значительно отличаются от св-в тех же ионов в газовой фазе. В р-рах существуют отрицательные двухзарядные одноатомные ионы. В конденсир. фазе имеется множество разл. многоатомных ионов - анионы кислородсодержащих к-т, напр. NO3-, SO42-, комплексные ионы, напр. [Co(NH3)6]3+, [PtCl6]2-, кластерные ионы [Nb6Cl12]2+ и др. (см. Кластеры), ионы полиэлектролитов и др. В р-ре ионы могут образовывать ионные пары.
Термодинамич. характеристики - DH0обр, S0, DG0обр индивидуальных ионов известны точно только для ионов в газовой фазе. Для ионов в р-рах при эксперим. определении всегда получают сумму значений термодинамич. характеристик для катиона и аниона. Возможен теоретич. расчет термодинамич. величин индивидуальных ионов, но его точность пока меньше точности эксперим. определения суммарных значений, поэтому для практич. целей пользуются условными шкалами термодинамич. характеристик индивидуальных ионов в р-ре, причем обычно принимают величины термодинамич. характеристик Н+ равными нулю. Осн. структурные характеристики ионов в конденсир. фазе -радиус и координац. число. Было предложено много разл. шкал радиусов одноатомных ионов. Часто используются т. наз. физ. радиусы ионов, найденные К. Шенноном (1969) по эксперим. данным о точках минимума электронной плотности в кристаллах. Координац. числа одноатомных ионов в осн. лежат в пределах 4-8. Ионы участвуют во множестве разнообразных р-ций. Часто бывают катализаторами, промежут. частицами в хим. р-циях, напр., при гетеролитических реакциях. Обменные ионные р-ции в р-рах электролитов обычно протекают практически мгновенно. В электрич. поле ионы переносят электричество: катионы - к отрицат. электроду (катоду), анионы - к положительному (аноду); одновременно происходит перенос в-ва, к-рый играет важную роль в электролизе, при ионном обмене и др. процессах. Ионы играют важную роль в геохим. процессах, хим. технологии, а также в процессах в живом организме (напр., функционирование биол. мембран, проводимость нервных импульсов, физ.-хим. св-ва белков и т.п.) и др. Об орг. ионах см. Карбкатионы и Карбанионы. См. также Аммоний-катионы, Гидрид-ион, Гидроксид-анион, Гидроксоний-ион, Протон и др.
===
Исп. литература для статьи «ИОНЫ»: Современная кристаллография, т. 2, М., 1979; Смирнов Б. М., Комплексные ионы, М., 1983; Крестов Г. А., Термодинамика ионных процессов в растворах, 2 изд., Л., 1984; Киперт Д., Неорганическая стереохимия, пер. с англ., М., 1985. С. И. Дракин.

Страница «ИОНЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
Активные темы форума