离子

(重定向自阴离子

离子(英語:ion)是指原子分子失去或得到电子而形成的带电荷粒子。得失电子的过程称为电离,电离过程的能量变化可以用电离能来衡量。

离子也是构成化学结构的基本粒子

化学反应中,通常是金属元素原子失去最外层电子非金属原子得到电子,从而使参加反应的原子或原子团带上电荷。带正电荷的原子叫做阳离子,带负电荷的原子叫做阴离子。阴、阳离子由静电作用结合形成不带电的化合物离子化合物

与分子、原子一样,离子也是构成物质的基本粒子,如氯化钠就是由氯离子钠离子构成。

词源与宏观现象

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离子(ion)一词源自希腊语中性现在分词 ἰέναι(ienai),意思是“走”(to go)。 阳离子是向下移动的物质(希腊语:κάτω,kato,意思是“向下”),阴离子是向上移动的物质(希腊语:ἄνω,ano,意思是“向上”)。 它们之所以如此命名,是因为离子向相反电荷的电极移动。 这个术语是由英国物理学家和化学家迈克尔·法拉第于 1834 年引入的(根据英国博学家 William Whewell 的建议)[1],用于描述当时未知的物质,通过水介质从一个电极到达另一个电极。[2][3]法拉第不知道这些物质的性质,但他知道,由于金属在一个电极溶解并进入溶液,而新金属从另一个电极的溶液中产生; 某种物质以电流的形式穿过溶液。 这将物质从一个地方传送到另一个地方。 在与法拉第的通信中,休厄尔还创造了阳极和阴极这两个词,以及阴离子和阳离子作为被吸引到各自电极的离子。[1]

阿伦尼乌斯(Svante Arrhenius) 在他 1884 年的论文中提出了对固体结晶盐在溶解时解离成成对带电粒子这一事实的解释,他因此获得了 1903 年诺贝尔化学奖。[4] 阿伦尼乌斯的解释是,在形成溶液时,盐会分解成法拉第离子,他提出即使在没有电流的情况下也会形成离子。[5][6][7]

陰離子(-)

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陰离子(英文:anionnegative ion)是指中性的原子分子获得电子而产生带负电荷的微观带电粒子,正式不會稱「負離子」。

生成

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陰離子生成可以不同图景来研究。一种是从外层电子对原子核电场的屏蔽(即,达成满壳层稳定结构)的角度出发,另一种是从中性粒子在电子所产生的电场中的极化效应出发。前一种对理解原子离子生成很有帮助,而后一种对分子离子的研究来讲,则十分便利。

以中性分子为例,将电子移近分子时,分子在电子所产生的电场的作用下发生极化,产生的电偶极矩和电子所携带的电荷相互吸引。这电磁相互作用势能和电子和分子中心的距离的四次方成反比。是非常短程的相互作用。

电子亲合能

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原子/分子吸附电子形成阴离子时,其能量会有变。形成稳定阴离子是放热反应,这部分释放的能量就称为电子亲和能。电子亲和能越大,原子/分子的得電子就越容易。在元素周期表上,VII族原子的电子亲合能最大,而惰性气体的电子亲合能最小。

非金屬性最強的元素,但電子親合力最大者為

原子之阴离子的结构非常简单,通常只有一个稳定的束缚态,所以它的电子亲和能可以通过测量阴离子的光致去吸附效应(Photodetachment)的阈值频率得到。但分子离子,由于振动能级转动能级的存在,光致去吸附的阈值并不和电子亲合能直接相关。需要特别设计的实验才能测定。

陽離子(+)

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陽離子(英文:cationpositive ion)是指中性的原子或者分子失去电子,而产生的带正电荷的微观带电粒子,正式不會稱「正離子」。

失(放)電子的能力

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原子半徑愈大,原子的失電子能力較强,金属性也較强;相反,原子半徑愈小,原子的失電子能力愈弱,金屬性也較弱。

原子半徑相同,最外層电子數目愈少,失電子能力較强;相反,最外層电子數目愈多,失電子能力較弱。

阳离子价态对于主族元素,阳离子价态不会大于价电子数。

常見離子

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常見陽離子
名稱 化學式 別稱
簡單陽離子
H⁺ 質子
鹼金屬 Li⁺
Na⁺
K⁺
Cs⁺
鹼土金屬 Be²⁺
Mg²⁺
Ca²⁺
Sr²⁺
Ba²⁺
硼族 Al³⁺
(II) Cr²⁺
(III) Cr³⁺
(II) Mn²⁺
(III) Mn³⁺
鐵磁族鐵系元素ⅧB族 (II) Fe²⁺ 亞鐵離子
(III) Fe³⁺ 高鐵離子
(II) Co²⁺
(III) Co³⁺
(II) Ni²⁺ 亞鎳
(III) Ni³⁺
銅族/貨幣金屬 (I) Cu⁺
(II) Cu²⁺
(I) Ag⁺
(I) Au⁺ 亞金
(III) Au³⁺
鋅族 Zn²⁺
(II) Hg²⁺
碳族 (II) Sn²⁺ 亞錫
(IV) Sn⁴⁺
(II) Pb²⁺
(IV) Pb⁴⁺
多原子阳离子
铵離子 NH₄⁺
水合氢离子 H₃O⁺
硝鎓离子 NO₂⁺
(I) Hg₂²⁺ 亞汞
常見陰離子
名稱 化學式 合称 別稱
簡單陰離子
氫负离子 H⁻ 氢化物
氟离子 F⁻ 氟化物
溴离子 Br⁻ 溴化物
氯离子 Cl⁻ 氯化物
碘离子 I⁻ 碘化物
氧离子 O²⁻ 氧化物
過氧根离子 O₂²⁻ 过氧化物
硫离子 S²⁻ 硫化物
硒離子 Se²⁻ 硒化物
碲離子 Te²⁻ 碲化物
氮离子 N³⁻ 氮化物
疊氮根离子 N₃⁻ 叠氮化物
磷离子 P³⁻ 磷化物
砷离子 As³⁻ 砷化物
含氧酸根
氢氧根离子 OH⁻ 氢氧化物
高氯酸根离子 ClO₄⁻ 高氯酸盐
氯酸根离子 ClO₃⁻ 氯酸盐
亚氯酸根离子 ClO₂⁻ 亚氯酸盐
次氯酸根离子 ClO⁻ 次氯酸盐
溴酸根离子 BrO₃⁻ 溴酸盐
次溴酸根离子 BrO⁻ 次溴酸盐
(偏)高碘酸根離子 IO₄⁻ (偏)高碘酸鹽
(原)高碘酸根離子 IO₆⁵⁻ (原)高碘酸鹽
碘酸根离子 IO₃⁻ 碘酸盐
硫酸根离子 SO₄²⁻ 硫酸盐
硫酸氢根离子 HSO₄⁻ 硫酸氢盐
焦硫酸根離子 S₂O₇²⁻ 焦硫酸鹽
過硫酸根离子 S₂O₈²⁻ 過硫酸盐
亚硫酸根离子 SO₃²⁻ 亚硫酸盐
亚硫酸氢根离子 HSO₃⁻ 亚硫酸氢盐
硫代硫酸根离子 S₂O₃²⁻ 硫代硫酸盐
硼酸根离子 BO₃³⁻ 硼酸盐
硝酸根离子 NO₃⁻ 硝酸盐
亚硝酸根离子 NO₂⁻ 亚硝酸盐
磷酸根离子 PO₄³⁻ 磷酸盐
磷酸一氢根离子 HPO₄²⁻ 磷酸一氢盐
磷酸二氢根离子 H₂PO₄⁻ 磷酸二氢盐
亚磷酸根离子 HPO₃²⁻ 亚磷酸盐
砷酸根离子 AsO₄³⁻ 砷酸盐
亞砷酸根离子 AsO₃³⁻ 亚砷酸盐
碳酸根离子 CO₃²⁻ 碳酸盐
碳酸氢根离子 HCO₃⁻ 碳酸氢盐
矽酸根离子 SiO₄⁴⁻ 矽酸盐
偏矽酸根離子 SiO₃²⁻ 偏矽酸鹽
鋁矽酸根离子 AlSiO₄⁻ 鋁矽酸盐
高鐵酸根離子 FeO₄²⁻ 高鐵酸鹽
高锰酸根离子 MnO₄⁻ 高锰酸盐
锰酸根离子 MnO₄²⁻ 锰酸盐
高鍀酸根離子 TcO₄⁻ 高鍀酸鹽
高錸酸根離子 ReO₄⁻ 高錸酸鹽
铬酸根离子 CrO₄²⁻ 铬酸盐
重铬酸根离子 Cr₂O₇²⁻ 重铬酸盐
有机酸根离子
甲酸根离子 HCO₂⁻ 甲酸盐
乙酸根醋酸根)离子 C₂H₃O₂⁻ 乙酸盐
草酸根离子 C₂O₄²⁻ 草酸盐
草酸氢根离子 HC₂O₄⁻ 草酸氢盐
環戊二烯根离子 H₅C₅⁻ 環戊二烯鹽
其他阴离子
硫化氢根离子 HS⁻ 硫氢化物
氨基负离子 NH₂⁻ 氨基盐
亞氨基负离子 NH²⁻ 亞氨盐
氰离子 CN⁻ 氰化物
氰酸根离子 OCN⁻ 氰酸盐
硫氰酸根离子 SCN⁻ 硫氰酸盐
常見離子顏色
名稱 化學式 顏色
鉻酸根離子 CrO₄²⁻
重鉻酸根離子 Cr₂O₇²⁻
錳離子 Mn²⁺ 淡粉紅
錳酸根離子 MnO₄²⁻
高錳酸根離子 MnO₄⁻
亞鐵離子 Fe²⁺ 淡綠
鐵離子 Fe³⁺ 浅紫(水解后为黄色)
亞鈷離子 Co²⁺ 粉紅
鎳離子 Ni²⁺
銅離子 Cu²⁺

相关条目

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参考文献

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

参考资料

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  1. ^ 1.0 1.1 Faraday, Michael; James, Frank A. J. L. The correspondence of Michael Faraday. History of technology series. London: Institution of Electrical Engineers. 1991. ISBN 978-0-86341-248-6.  缺少或|title=为空 (帮助)
  2. ^ BBC - History - Michael Faraday. www.bbc.co.uk. [2024-03-25] (英国英语). 
  3. ^ The original copy: photography of sculpture, 1839 to today. Choice Reviews Online. 2011-01-01, 48 (05). ISSN 0009-4978. doi:10.5860/choice.48-2491. 
  4. ^ Figure 4. Laureates of the Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1953 (from left to right): Hans Adolf Krebs (08/25/1900–11/22/1981) and Fritz Albert Lipmann (06/12/1899–07/24/1986). Photo taken from the archives of the Nobel Foundation [9].. dx.doi.org. [2024-03-25]. 
  5. ^ Harris, William H. (编). The New Columbia encyclopedia. 4th ed. New York: Columbia University Press : distributed by Lippincott. 1975. ISBN 978-0-231-03572-9.  缺少或|title=为空 (帮助)
  6. ^ Encyclopaedia Britannica, Inc (编). The New encyclopaedia Britannica. 15th ed. Chicago: Encyclopaedia Britannica. 1992. ISBN 978-0-85229-553-3.  缺少或|title=为空 (帮助)
  7. ^ Pierre Abailard - L. S. Berg. Dictionary of scientific biography. New York: Scribner. 1970. ISBN 978-0-684-10112-5.  缺少或|title=为空 (帮助)