Sisältö
Atomi on yksi tietyn elementin pienimmistä hiukkasista, jolla on sen ominaisuudet. Se koostuu ytimestä, jolla on protoneja ja neutroneja, sekä elektronipilvestä, joka kiertää ytimen ympäri eri energiatasoilla tai kiertoradoilla. Neutraalilla atomilla on sama määrä protoneja ja elektroneja. Atomit ovat kuitenkin yleensä vakaampia, kun uloimmalla kiertoradallaan on 8 elektronia. He voivat saada tai menettää elektroneja kiertoradan täyttämiseksi, kunnes ne saavuttavat kyseisen määrän. Atomista tulee positiivisen tai negatiivisen varauksen omaava ioni sen mukaan, onko se saanut tai menettänyt elektroneja.
Positiivinen ioni
Kun atomi menettää yhden tai useamman elektronin, se menettää negatiivisen varauksen. Tämä voi tapahtua, kun atomi lähestyy toista, jonka uloimmalla kiertoradalla on kuusi tai seitsemän elektronia. Koska sen ydin sijaitsee atomin keskellä ja protonit ovat loukussa siellä, se säilyttää kaikki positiiviset varaukset. Yhden elektronin menetys johtaa ioniin, jonka varaus on positiivinen 1+, kahden elektronin menetys johtaa ionivaraukseen 2+ ja niin edelleen. Esimerkiksi, kun natriumatomi, jossa on 11 protonia, menettää elektronin, jättäen vain 10, suurempi positiivinen varaus jää. Positiivisia ioneja kutsutaan kationeiksi, ja ne voivat helposti liittyä negatiivisiin ioneihin liuottamalla vesiliuokseen.
Negatiivinen ioni
Kun atomi saa yhden tai useamman elektronin, se saa negatiivisen varauksen. Tämä tapahtuu, kun atomi lähestyy toista, jonka uloimmassa kiertoradalla on yksi tai kaksi elektronia. Ydin sijaitsee atomin keskellä ja siinä on kaikki protonit. Ylimääräiset elektronit tuottavat negatiivisen sähkövarauksen ionin, jonka varauksen määrä on yhtä suuri kuin vastaanotettujen elektronien määrä. Yhden elektronin saaminen johtaa ioniin, jolla on negatiivinen varaus 1-, kahden saaminen tuottaa varauksen 2-ionin ja niin edelleen. Esimerkiksi kun klooriatomi (Cl), jossa on 17 protonia, saa yhden elektronin, se saa 18 elektronia. Ylimääräinen elektroni lisää negatiivisen varauksen ioniin. Negatiivisia ioneja kutsutaan anioneiksi, ja ne voivat helposti liittyä positiivisiin ioneihin liuottamalla vesiliuokseen.
Energia
Kun atomi muuttuu ioniksi, elektronien lukumäärä ei ole ainoa asia, joka muuttuu. Myös atomin energia muuttuu. Sitä tarvitaan poistamaan elektroni kiertoradalta. Tämä energia tunnetaan ionisaatioenergiana. Yleensä mitä vähemmän elektronia on uloimmassa kiertoradalla, sitä vähemmän ionisaatioenergiaa tarvitaan joidenkin elektronien poistamiseksi atomista. Esimerkiksi natriumin (Na) uloimmalla kiertoradalla on vain yksi elektroni, joten sen poistaminen ei vie paljon energiaa. Neonin uloimmalla kiertoradalla on kuitenkin 8 elektronia, mikä on ihanteellinen konfiguraatio mille tahansa atomille. Tämän vuoksi atomin muuttaminen ioniksi vie äärimmäisen paljon energiaa.
Kiinteät aineet ja ratkaisut
Kun ionit yhdistyvät kiinteäksi yhdisteeksi, ne ovat ionien välisten sähkömagneettisten voimien loukussa. Toisin kuin kovalenttiset sidokset, joissa kahdella atomilla on kaksi tai useampia elektroneja saavuttaakseen uloimmalla kiertoradallaan 8 elektronia, näissä ionisidoksissa elektronit osoitetaan toiselle atomille. Ioneja esiintyy yleensä vesiliuoksissa. Tämä johtuu siitä, että ne voivat liikkua vapaasti vesimolekyylien ympärillä. Esimerkki tästä tapahtuu, kun pöytäsuola (natriumkloridi NaCl) liukenee nopeasti veteen.
