離子

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離子也是構成化學結構的基本個子

離子是指原子由於自身或外界的作用而失去或得到一個或幾個電子使其達到最外層電子數為8個(如第一層是最外層,則為2個,若是氫離子,則沒有外層電子)的穩定結構。這一過程稱為電離。電離過程所需或放出的能量稱為電離能

化學反應中,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。帶電荷的原子叫做離子,帶正電荷的原子叫做陽離子,帶負電荷的原子叫做陰離子。陰、陽離子由於靜電作用而形成不帶電性的化合物

與分子、原子一樣,離子也是構成物質的基本個子。如氯化鈉就是由離子和離子構成的。

陰離子[編輯]

陰離子是指中性的原子或者分子由於外界的化學作用,獲得一個或幾個電子,而產生的微觀帶電個子。

陰離子的產生[編輯]

對陰離子的產生,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,另一種是從中性個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[編輯]

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合能。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[編輯]

陽離子是指原子由於外界的化學作用,而失去(釋放)一個或幾個電子,使其最外層電子數目達到8個或2個電子的穩定結構。

失(放)電子的能力[編輯]

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。

金屬性最強的元素(Fr),也是失(放)電子的能力最強的金屬

常見離子[編輯]

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+
(VI) Cr6+
(II) Co2+
(III) Co3+
(I) Cu+
(II) Cu2+
(III) Cu3+
Ga3+
He2+ (α個子)
H+ (質子)
亞鐵離子(II) Fe2+
(III) Fe3+
(II) Pb2+
(IV) Pb4+
Li+
Mg2+
(II) Mn2+
(III) Mn3+
(IV) Mn4+
(VII) Mn7+
(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 NH4+
水合氫離子 H3O+
硝鎓離子 NO2+
亞汞(I) Hg22+
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
二鉻酸根離子 Cr2O72− 二鉻酸鹽
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
亞銅離子 Cu+ 紅色
鐵離子 Fe3+ 褐色
亞鐵離子 Fe2+ 淡綠色
亞鈷離子 Co2+ 粉紅色
錳離子 Mn2+ 淡粉紅色
溴離子 Br- 淡黃色

參考文獻[編輯]

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