Kernkraftwerk Isar, Deutschland

Abgebrannten Kernbrennstoff Pool

Turbine eines Kernkraftwerks

Ion

Ion

In der Physik und Chemie ist ein Ion ein Atom oder Molekül, das keine neutrale elektrische Ladung hat. Ein Kation mit einer positiven elektrischen Ladung wird als Kation bezeichnet, und ein Ion mit einer negativen elektrischen Ladung ist ein Anion.

Das Gewinnen oder Verlieren von Elektronen (in Bezug auf das neutrale Atom oder Molekül) wird als Ionisierung bezeichnet. Kationen und Anionen werden üblicherweise durch das Symbol des entsprechenden Atoms und das Symbol "+" bzw. "-" dargestellt. Wenn die Anzahl der gewonnenen oder verlorenen Elektronen größer als eins ist, wird dies ebenfalls angezeigt.

Die Kationen und Anionen werden von der Kathode bzw. der Anode angezogen.

Michael Faraday war der erste, der 1830 die Existenz von Ionen vorschlug, aber Arrhenius entwickelte 1884 die entsprechende Theorie. Dies brachte ihm 1903 den Nobelpreis für Chemie ein.

Terminologie

Das Phänomen, das folgt, wenn ein Atom ein oder mehrere Elektronen verliert oder gewinnt, wird als Ionisierung bezeichnet. In der Physik werden vollständig ionisierte Atome wie die von Alphateilchen allgemein als geladene Teilchen bezeichnet. Die Ionisierung erfolgt normalerweise durch Anlegen einer hohen Energie an die Atome in Form eines elektrischen Potentials oder einer Strahlung. Ein ionisiertes Gas wird Plasma genannt.

Die negativ geladenen Ionen sind als Anionen bekannt (die von den Anoden angezogen werden), und die positiv geladenen Ionen werden Kationen genannt (und werden von den Kathoden angezogen). Ionen werden in Monoatomics und Polyatomomics unterteilt.

Ionisierungsenergie

Für einzelne Atome im Vakuum gibt es eine physikalische Konstante, die mit dem Ionisationsprozess zusammenhängt. Die zum Entfernen von Elektronen aus einem Atom erforderliche Energie wird als Ionisierungsenergie oder Ionisierungspotential bezeichnet. Diese Begriffe werden auch zur Beschreibung der Ionisierung von Molekülen und Festkörpern verwendet. Die Werte sind jedoch nicht konstant, da die Ionisierung durch lokale chemische Bindungen, Geometrie und Temperatur beeinflusst wird.

Die Ionisierungsenergie nimmt in einer Gruppe von Perioden ab und steigt im gesamten Zeitraum von links nach rechts an. Diese Tendenzen sind genau entgegengesetzt zu denen des Atomstrahls, denn da ein Atom (dank der Valenzelektronen) ein Oktett bilden soll, bewegt es sich mehr in Richtung der Gruppen auf der rechten Seite des Periodensystems In den "Edelgasen" finden wir Atome mit einem hohen Wert an Ionisierungsenergie.

Man spricht von der ersten Ionisierungsenergie, der Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron zu entfernen, der zweiten Ionisierungsenergie, die erforderlich ist, um zwei Elektronen zu entfernen, und so weiter. Nachfolgende Ionisierungsenergien sind immer deutlich größer als die vorherigen. Dies ist der Grund, warum Ionen auf bestimmte Weise gebildet werden. Zum Beispiel wird Natrium als Na + gefunden, aber normalerweise nicht als Na 2+ aufgrund der hohen erforderlichen zweiten Ionisierungsenergie, die viel höher ist als die erste Ionisierungsenergie. In ähnlicher Weise wird Magnesium als Mg 2+ und nicht Mg 3+ gefunden, und Aluminium liegt als 3+ -Kation vor

Im Allgemeinen nehmen die Ionisierungspotentiale von oben nach unten ab und wachsen im Periodensystem von links nach rechts. Dieser Trend ist umgekehrt zu dem für den Atomradius gefundenen. Dies liegt daran, dass in kleinen Atomen die Elektronen stärker vom Kern angezogen werden und mehr Energie vorhanden ist, um sie herauszuziehen.

Das erste Ionisierungspotential ist erforderlich, um das erste Elektron eines neutralen Atoms zu starten; Das zweite Potential ist das, was zum Starten von zwei Elektronen usw. benötigt wird. Die Ionisationspotentiale werden allmählich erhöht. Im Allgemeinen gibt es irgendwann in der Serie einen erheblichen Energiesprung. Dies führt dazu, dass jedes Atom dazu neigt, eine bestimmte Art von Kation zu bilden.

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Geändert am: 24. Januar 2019

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