Содержание:

Ион — это атом или группа атомов, которые получили электрический заряд из-за изменения числа электронов. Положительные ионы называются катионами, они образуются при потере электронов. Отрицательные ионы называются анионами, они образуются при получении дополнительных электронов.

Как образуются положительные и отрицательные ионы

Почему атом вообще становится заряженным

Обычный атом электрически нейтрален. В нём число протонов в ядре равно числу электронов на внешних оболочках, поэтому положительный заряд ядра полностью уравновешен отрицательным зарядом электронов. Как только это равновесие нарушается — атом либо теряет электрон, либо забирает чужой — он перестаёт быть нейтральной частицей и превращается в ион.

Ещё по теме: Сравнение положительных и отрицательных чисел в 6 классе и Любое положительное число больше любого отрицательного.

Само ядро атома при этом не меняется. Число протонов остаётся прежним, значит, элемент не превращается в другой элемент. Меняется только число электронов вокруг ядра, а вместе с ним — заряд всей частицы.

Как образуются катионы — положительные ионы

Катион появляется, когда атом отдаёт один или несколько электронов. После потери электрона число отрицательных зарядов становится меньше числа положительных зарядов ядра, и частица приобретает положительный заряд.

Легче всего отдают электроны атомы металлов. У них на внешнем электронном слое обычно один, два или три электрона, и удержать их атому трудно — они слабо притянуты к ядру. Отдав такие электроны, атом металла превращается в устойчивый катион.

  • Атом натрия отдаёт один электрон и превращается в катион натрия с зарядом +1.
  • Атом кальция отдаёт два электрона и превращается в катион кальция с зарядом +2.
  • Атом алюминия отдаёт три электрона и превращается в катион алюминия с зарядом +3.

Заряд катиона по числу всегда совпадает с числом отданных электронов. Один потерянный электрон — заряд +1, два потерянных электрона — заряд +2, и так далее.

Как образуются анионы — отрицательные ионы

Анион появляется, когда атом принимает один или несколько чужих электронов. Отрицательных зарядов становится больше, чем положительных зарядов в ядре, и частица приобретает отрицательный заряд.

Легче всего принимают электроны атомы неметаллов. На их внешнем слое обычно уже много электронов — пять, шесть или семь, — и до устойчивого состояния не хватает совсем немного. Такому атому выгоднее забрать недостающие электроны, чем отдавать имеющиеся.

  • Атом хлора принимает один электрон и превращается в анион хлора с зарядом −1.
  • Атом кислорода принимает два электрона и превращается в анион кислорода с зарядом −2.
  • Атом азота принимает три электрона и превращается в анион азота с зарядом −3.

Здесь работает то же правило, только наоборот: заряд аниона по числу совпадает с числом принятых электронов, но со знаком минус.

Откуда электроны берутся и куда уходят

Ионы редко образуются сами по себе, в одиночестве. Чаще всего это происходит парой: один атом отдаёт электрон, а другой его тут же принимает. Классический школьный пример — образование поваренной соли. Атом натрия отдаёт электрон, атом хлора его принимает. В результате получаются катион натрия и анион хлора, а между ними возникает притяжение противоположных зарядов — это и есть ионная связь.

Ещё ионы образуются, когда вещество растворяется в воде или расплавляется. Молекулы соли, кислоты или щёлочи распадаются на заряженные частицы — этот процесс называется электролитической диссоциацией. Именно благодаря ионам растворы солей и кислот проводят электрический ток, а чистая дистиллированная вода — почти нет.

Катионы и анионы: главное отличие

ПризнакКатионАнион
Зарядположительныйотрицательный
Что происходит с электронамиатом теряет электроныатом получает электроны
Кто чаще образуетатомы металловатомы неметаллов
Примерынатрий, кальций, алюминийхлор, кислород, азот

Запомнить проще всего по звучанию слов: катион и «катится к минусу» — то есть к отрицательному электроду при электролизе, а анион движется к положительному электроду. Но для понимания сути химии важнее не это созвучие, а число электронов, которые атом отдал или взял.

Частые вопросы про образование ионов

Почему металлы образуют катионы, а неметаллы — анионы?

У атомов металлов на внешнем электронном слое мало электронов, обычно от одного до трёх, и они слабо связаны с ядром. Отдать такие электроны атому энергетически выгоднее, чем удерживать их. У неметаллов на внешнем слое почти полный набор электронов, не хватает одного-трёх до устойчивой оболочки, поэтому им выгоднее принять недостающие электроны, а не отдавать свои.

Меняется ли масса атома, когда он превращается в ион?

Практически нет. Электрон весит в тысячи раз меньше протона или нейтрона, поэтому потеря или добавление одного-двух электронов почти не сказывается на общей массе частицы. Заметно меняется только заряд, а масса иона остаётся примерно такой же, как у нейтрального атома.

Может ли один и тот же элемент образовывать и катион, и анион?

Да, у некоторых элементов это возможно — всё зависит от того, с каким другим веществом атом вступает в реакцию. Одному и тому же атому иногда выгоднее отдать электрон в одном соединении и принять электрон в другом. Такие элементы называют элементами с переменной степенью окисления, и их поведение подробнее разбирают в старших классах при изучении окислительно-восстановительных реакций.

Чаще всего путают направление процесса: думают, что катион получает лишний электрон, а анион его теряет. На самом деле наоборот — запомнить легче через слово «катастрофа»: катион теряет часть себя, электрон уходит, заряд становится положительным.

Читайте также