Ion und Atom: Was ist gemeinsam und was ist der Unterschied

Atome und Ionen sind mikroskopisch kleine Teilchen, die aus einem Kern und Elektronen bestehen, die um diesen kreisen. Der Hauptunterschied zwischen diesen Teilchen besteht darin, dass das Ion eine bestimmte Ladung trägt, das Atom jedoch nicht.

Allgemeine Informationen zu Atomen und Ionen

Ein Atom ist das kleinste Teilchen einer Substanz, das alle seine Eigenschaften besitzt. Der Radius eines Atoms wird in Pikometern (Metern) gemessen. Ein Atom ist elektrisch neutral, dh eine nicht ladungstragende Struktur, die aus einem Kern und Elektronen besteht, die sich um ihn drehen. Der Kern eines Atoms besteht aus Protonen und Neutronen, die auch als subatomare Teilchen bezeichnet werden. Ein Proton trägt eine positive Ladung, deren Größe der Ladung eines Elektrons entspricht. Neutronen haben keine Ladung. Die Anzahl der Elektronen in einem Atom entspricht der Anzahl der Protonen im Kern, wodurch das Atom insgesamt elektrisch neutral wird.

Atom

Ein Ion ist ein nicht-elementares Teilchen, das eine positive oder negative Ladung trägt. Ein Ion entsteht beim Lösen oder Anbringen eines Elektrons an ein Atom oder eine Gruppe von Atomen. Ein Ion mit einer negativen Ladung (ein Atom mit einem Überschuss an Elektronen) wird als Anion bezeichnet, und ein Ion mit einer positiven Ladung (Atom mit einem Mangel an Elektronen) wird als Kation bezeichnet.

Jonah

Wie funktioniert die Ionenbildung?

Ein Ion wird in einem als Ionisation bezeichneten Prozess aus einem Atom gebildet. Ein Kation entsteht, wenn ein Elektron in einem Atom Ionisierungsenergie empfängt, wodurch es eine Potentialbarriere überwinden und sich vom Atom entfernen kann, um die Kräfte der elektrostatischen Anziehung zu überwinden. Der Prozess der Bildung des Anions erfolgt unter Freisetzung von Energie, wenn das Atom ein zusätzliches Elektron erhält.

Ionisation kann durch Temperaturanstieg, Einwirkung eines elektrischen Feldes, Röntgenstrahlung oder Beleuchtung auftreten.

Gasionisation

Einige Atome bilden keine negativen Ionen. Zum Beispiel können Inertgase aufgrund eines vollständig abgeschlossenen externen Elektronenniveaus kein weiteres Elektron anheften. Inertgase reagieren unter normalen Bedingungen nicht mit anderen Substanzen. Die Ionisierungsenergie von Inertgasen ist im Vergleich zu Atomen anderer chemischer Elemente sehr hoch - von 10, 8 eV für Radon bis 24, 6 eV für Helium. Ein solch großer Wert der Ionisierungsenergie erschwert die Bildung von Inertgasionen.

Alle Alkalimetalle (Rubium, Natrium, Kalium, Lithium, Cäsium, Frankreich) sind gute Reduktionsmittel, dh sie geben leicht Elektronen an andere Atome ab und wandeln sich in positiv geladene Ionen um. Dies geschieht aufgrund der geringen Ionisierungsenergie - bis zu 5 eV. Francius ist der mächtigste Restaurator. Atome dieses Elements spenden aufgrund der sehr geringen Ionisierungsenergie leichter Elektronen als andere. Alkalimetalle haben nur ein Valenzelektron, und es ist einfacher, sieben Elektronen zu verschenken, um das Energieniveau zu vervollständigen. Alkalimetalle können sich durch Lichteinwirkung in positiv geladene Ionen verwandeln.

Wasserstoff hat eine ähnliche Eigenschaft. Sein Atom hat ein einzelnes Elektron und gibt es leicht ab, wobei es ein Kation bildet.

Halogene - Fluor, Brom, Jod, Chlor und Astat (Elemente, die zur Hauptuntergruppe der 7. Gruppe des Periodensystems gehören) weisen eine hohe Elektronegativität auf - die Fähigkeit, die gemeinsamen Elektronenpaare in der Verbindung zu sich selbst zu verschieben. Sie bilden leicht Anionen, da sie auf der äußeren Ebene bereits 7 Elektronen haben und nur eines fehlt, um die Ebene zu vervollständigen. Brom, Chlor, Jod und Astat können beim Kontakt mit elektronegativeren Elementen sowohl negative als auch positive Ionen bilden. Fluor bildet niemals positive Ionen, da es das Element mit der höchsten Elektronegativität und einer hohen Ionisierungsenergie ist.

Was haben ein Atom und ein Ion gemeinsam?

Ein Atom und ein Ion desselben Elements haben die gleiche Anzahl von Protonen und Neutronen im Kern.

Ein Ion ist mit dem gleichen Symbol wie das entsprechende chemische Element im Periodensystem gekennzeichnet, nur der Ladungswert ist rechts angegeben.

Unterschiede zwischen Atom und Ion

Der Hauptunterschied zwischen einem Atom und einem Ion besteht darin, dass das Ion ein geladenes Teilchen ist und das Atom kein geladenes.

Atom und Ion desselben Elements unterscheiden sich aufgrund der unterschiedlichen Anzahl der Elektronen in der Masse. Das Kation hat eine geringere Masse als das Atom desselben Elements, und das Anion ist größer. Der Unterschied zwischen der Masse eines Atoms und der Masse eines Ions ist ein Vielfaches der Elektronenmasse.

Ionen besitzen im Gegensatz zu Atomen nicht die Eigenschaften einer einfachen Substanz. Ein Beispiel hierfür sind Jodkristalle, die dunkelblau gefärbt sind, im gasförmigen Zustand purpurrot sind und deren Ionen farblos sind. Jodionen reagieren mit Stärke nicht farbig und sind im Gegensatz zu Kristallen nicht giftig.

Ein ähnliches Beispiel ist Kupfer . Dieses Metall hat eine goldrote Farbe und seine Ionen sind grünblau.

Kalium ist ein silbernes Metall, dessen Atome aktiv mit Wasser reagieren, während die Ionen dieser Substanz diese Eigenschaft nicht besitzen. Der gleiche Unterschied ist charakteristisch für die Eigenschaften von Atomen und Natriumionen.

Das Wasserstoffkation bildet bei der Reaktion mit Ammoniak ein Ammoniumion. Für ein Wasserstoffmolekül ist diese Reaktion nicht typisch.

Atome kommen in der Natur anders als Ionen nicht von alleine vor. Einzige Ausnahme sind Inertgase, die nur unter extremen Bedingungen mit anderen Elementen reagieren. Wenn ein Ion aus mehreren Atomen besteht, unterscheidet es sich in Größe und Struktur erheblich von einem Atom. Im Gegensatz zu einem Atom gehört ein Ion nicht zu Elementarteilchen.

Ionen haben ein vollständiges externes Energieniveau - es sind 8 Elektronen darauf. Keine anderen Atome als Inertgase besitzen diese Eigenschaft.

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