離子

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離子也是構成化學結構的基本粒子

離子 (英語:Ion)是指原子分子失去或得到一個或幾個電子而形成的帶電荷的粒子。得失電子的過程稱為電離,電離過程的能量變化可以用電離能來衡量。

化學反應中,通常是金屬元素原子失去最外層電子非金屬原子得到電子,從而使參加反應的原子或原子團帶上電荷。帶正電荷的原子叫做陽離子,帶負電荷的原子叫做陰離子。通過陰、陽離子由於靜電作用結合而形成不帶電性的化合物,叫做離子化合物

與分子、原子一樣,離子也是構成物質的基本粒子。如氯化鈉就是由氯離子鈉離子構成的。

陰離子(−)

陰離子(英文:anionnegative ion)是指中性的原子或者分子獲得一個或多個電子,而產生的帶負電荷的微觀帶電粒子,正式不會稱「負離子」。

離子的產生

陰離子的產生,可以通過不同的圖景來加以研究。一種是從外層電子對原子核電場的屏蔽(即,達成滿殼層穩定結構)的角度出發,另一種是從中性粒子在電子所產生的電場中的極化效應出發。前一種對理解原子離子的生成很有幫助,而後一種對分子離子的研究來講,則十分便利。

以中性分子為例,將一個電子移近分子的時候,分子在電子所產生的電場的作用下發生極化,產生的電偶極矩和電子所攜帶的電荷相互吸引。這個電磁相互作用勢能和電子和分子中心的距離的四次方成反比。是非常短程的相互作用。

電子親合能

當原子/分子吸附一個電子形成陰離子的時候,它的能量會發生變化。穩定陰離子的形成是一種放熱反應,這部分釋放的能量就稱為電子親和能。電子親和能越大,原子/分子的得電子就越容易。在元素周期表上,VII族原子的電子親合能最大,而惰性氣體的電子親合能最小。

非金屬性最強的元素,但電子親合力最大者為

對原子來講,因為它的陰離子的結構非常簡單,通常只有一個穩定的束縛態,所以它的電子親和能可以通過測量陰離子的光致去吸附效應(Photodetachment)的閾值頻率得到。但是對於分子離子,由於振動能級轉動能級的存在,光致去吸附的閾值並不和電子親合能直接相關。需要特別設計的實驗才能夠測定。

陽離子(+)

陽離子(英文:cationpositive ion)是指中性的原子或者分子失去一個或多個電子,而產生的帶正電荷的微觀帶電粒子,正式不會稱「正離子」。


失(放)電子的能力

而原子的半徑愈大,原子的失電子能力較強,金屬性也就較強;相反,原子的半徑愈小,原子的失電子能力愈弱,因此金屬性也較弱。

而原子的半徑相同,最外層電子數目愈少,失電子能力較強;相反,最外層電子數目愈多,失電子能力較弱。

陽離子價態 對於主族元素,陽離子價態不會大於價電子數。

常見離子

常見陽離子
名稱 化學式 別稱
簡單陽離子
Al3+
Ba2+
Be2+
Cs+
Ca2+
(II) Cr2+
(III) Cr3+
(II) Co2+
(III) Co3+
(I) Cu+
(II) Cu2+
H+ (質子)
亞鐵離子(II) Fe2+
(III) Fe3+
(II) Pb2+
(IV) Pb4+
Li+
Mg2+
(II) Mn2+
(III) Mn3+
(II) Hg2+
亞鎳(II) Ni2+
(III) Ni3+
K+
Ag+
Na+
Sr2+
亞錫(II) Sn2+
(IV) Sn4+
Au3+
Zn2+
多原子陽離子
銨根離子 NH+4
水合氫離子 H3O+
硝鎓離子 NO+2
亞汞(I) Hg2+2
常見陰離子
名稱 化學式 合稱 別稱
簡單陰離子
砷離子 As3− 砷化物
疊氮根離子 N3 疊氮化物
溴離子 Br 溴化物
氯離子 Cl 氯化物
氟離子 F 氟化物
氫負離子 H 氫化物
碘離子 I 碘化物
氮離子 N3− 氮化物
氧離子 O2− 氧化物
磷離子 P3− 磷化物
硫離子 S2− 硫化物
過氧根離子 O22− 過氧化物
含氧酸根
砷酸根離子 AsO43− 砷酸鹽
亞砷酸根離子 AsO33− 亞砷酸鹽
硼酸根離子 BO33− 硼酸鹽
溴酸根離子 BrO3 溴酸鹽
次溴酸根離子 BrO 次溴酸鹽
碳酸根離子 CO32− 碳酸鹽
碳酸氫根離子 HCO3 碳酸氫鹽
氫氧根離子 OH 氫氧化物
氯酸根離子 ClO3 氯酸鹽
高氯酸根離子 ClO4 高氯酸鹽
亞氯酸根離子 ClO2 亞氯酸鹽
次氯酸根離子 ClO 次氯酸鹽
鉻酸根離子 CrO42− 鉻酸鹽
重鉻酸根離子 Cr2O72− 重鉻酸鹽
碘酸根離子 IO3 碘酸鹽
硝酸根離子 NO3 硝酸鹽
亞硝酸根離子 NO2 亞硝酸鹽
磷酸根離子 PO43− 磷酸鹽
亞磷酸根離子 HPO32− 亞磷酸鹽
磷酸一氫根離子 HPO42− 磷酸一氫鹽
磷酸二氫根離子 H2PO4 磷酸二氫鹽
錳酸根離子 MnO42− 錳酸鹽
高錳酸根離子 MnO4 高錳酸鹽
硫酸根離子 SO42− 硫酸鹽
硫代硫酸根離子 S2O32− 硫代硫酸鹽
硫酸氫根離子 HSO4 硫酸氫鹽
亞硫酸根離子 SO32− 亞硫酸鹽
亞硫酸氫根離子 HSO3 亞硫酸氫鹽
過硫酸根離子 S2O82− 過硫酸鹽
矽酸根離子 SiO44− 矽酸鹽
偏矽酸根離子 SiO32− 偏矽酸鹽
鋁矽酸根離子 AlSiO4 鋁矽酸鹽
有機酸根離子
乙酸根醋酸根)離子 C2H3O2 乙酸鹽
甲酸根離子 HCO2 甲酸鹽
草酸根離子 C2O42− 草酸鹽
草酸氫根離子 HC2O4 草酸氫鹽
其他陰離子
硫化氫根離子 HS 硫化氫鹽
碲離子 Te2− 碲化物
氨基負離子 NH2 氨基鹽
氰酸根離子 OCN 氰酸鹽
硫氰酸根離子 SCN 硫氰酸鹽
氰離子 CN 氰化物
常見離子顏色
名稱 化學式 顏色
高錳酸根離子 MnO4- 紫色
錳酸根離子 MnO42- 綠色
鉻酸根離子 CrO42- 黃色
重鉻酸根離子 Cr2O72- 橙色
銅離子 Cu2+ 藍色
鐵離子 Fe3+ 淺紫色
(水解後為黃色)
亞鐵離子 Fe2+ 淡綠色
亞鈷離子 Co2+ 粉紅色
錳離子 Mn2+ 淡粉紅色

相關條目

參考文獻

  • McDaniel W. E., "Collision Phenomena in Ionized Gases", John Wiley & Sons, 1964, NewYork