ไอออนบวก: การก่อตัวความแตกต่างของแอนไอออนและตัวอย่าง - เคมี - 2025

ไอออนบวกเป็นสารเคมีชนิดที่มีประจุบวก มันรวมตัวกับไอออนของไอออนที่มีอยู่สองชนิด ประจุของมันเป็นผลมาจากการขาดอิเล็กตรอนในอะตอมซึ่งทำให้โปรตอนในนิวเคลียสมีแรงดึงดูดมากขึ้น สำหรับอิเล็กตรอนทุกตัวที่อะตอมเป็นกลางสูญเสียประจุบวกจะเพิ่มขึ้นหนึ่งหน่วย

ถ้าอะตอมสูญเสียอิเล็กตรอนดังนั้นจำนวนโปรตอนจึงมากกว่าหนึ่งประจุบวกของมันจะเป็น +1 ถ้าคุณสูญเสียอิเล็กตรอนสองตัวประจุจะเป็น +2 และอื่น ๆ เมื่อไอออนบวกมีประจุ +1 จะกล่าวว่าเป็นโมโนวาเลนต์ ในทางกลับกันถ้ากล่าวว่าประจุมากกว่า +1 ไอออนบวกจะกล่าวว่าเป็นโพลีวาเลนต์

ไฮโดรเนียมไอออนหนึ่งในไอออนบวกที่ง่ายที่สุด ที่มา: Gabriel Bolívar

ภาพด้านบนแสดงไอออนบวก H ₃ O ⁺เรียกว่าไฮโดรเนียมไอออน ดังจะเห็นได้ว่ามันแทบจะไม่มีประจุ +1 ดังนั้นจึงเป็นไอออนบวกเชิงเดี่ยว

ไอออนบวกเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีความสำคัญเนื่องจากพวกมันใช้แรงไฟฟ้าสถิตต่อสิ่งแวดล้อมและโมเลกุลรอบตัว พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับน้ำซึ่งเป็นของเหลวที่ให้ความชุ่มชื้นและลำเลียงพวกมันในดินชื้นเพื่อไปถึงรากของพืชในภายหลังและถูกนำไปใช้เพื่อการทำงานทางสรีรวิทยา

ไอออนบวกเกิดขึ้นได้อย่างไร?

มีการกล่าวถึงว่าเมื่ออะตอมสูญเสียอิเล็กตรอนจำนวนโปรตอนที่มากขึ้นซึ่งสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนจะทำให้เกิดแรงดึงดูดซึ่งแปลเป็นประจุบวก แต่การสูญเสียอิเล็กตรอนเกิดขึ้นได้อย่างไร? คำตอบขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาเคมี

ควรสังเกตว่าการมีอยู่ของอะตอมที่มีประจุบวกไม่จำเป็นต้องหมายความถึงการก่อตัวของไอออนบวก เพื่อที่จะพิจารณาเช่นนี้จะต้องไม่มีอะตอมที่มีประจุไฟฟ้าลบที่ทำให้เป็นกลาง มิฉะนั้นจะมีแรงดึงดูดและแรงผลักภายในสารประกอบเดียวกันและจะเป็นกลาง

การอัปโหลดอย่างเป็นทางการและลิงก์อื่น ๆ

อะตอมอิเล็กโทรเนกาติวิตีดึงดูดอิเล็กตรอนจากพันธะโควาเลนต์มาหาพวกมัน แม้ว่าอิเล็กตรอนจะแบ่งเท่า ๆ กัน แต่ก็มีจุดที่บางส่วนจะมีอิเล็กตรอนน้อยกว่าในโครงร่างพื้นฐาน นี่คืออะตอมอิสระของมันโดยไม่ผูกมัดกับองค์ประกอบอื่น ๆ

จากนั้นอะตอมของอิเล็กโทรเนกาติวิตีเหล่านี้จะเริ่มพบว่ามีการขาดอิเล็กตรอนและด้วยโปรตอนของนิวเคลียสจะมีแรงดึงดูดมากขึ้น เกิดประจุบวกที่เป็นทางการ หากมีประจุไฟฟ้าบวกเพียงตัวเดียวสารประกอบจะแสดงประจุไอออนิกที่เป็นบวกโดยรวม ดังนั้นไอออนบวกจึงเกิด

อะตอมออกซิเจนของไอออนบวก H ₃ O ⁺เป็นตัวอย่างที่น่าเชื่อถือของสิ่งที่กล่าวมาแล้ว ด้วยการมีพันธะ OH สามพันธะซึ่งมากกว่าหนึ่งในโมเลกุลของน้ำ (HOH) จะทำให้อิเล็กตรอนสูญเสียจากสถานะพื้นฐาน การคำนวณค่าบริการอย่างเป็นทางการช่วยให้คุณทราบได้ว่าจะเกิดเหตุการณ์นี้

ถ้าการก่อตัวของอีกพันธบัตร OH สันนิษฐานสักครู่ divalent ไอออนบวก H ₄ O ²⁺ จะได้รับ สังเกตว่าประจุดิวาเลนต์ที่อยู่ด้านบนของไอออนบวกเขียนดังนี้: number ตามด้วยสัญลักษณ์ '+'; ในทำนองเดียวกันเราดำเนินการกับแอนไอออน

ออกซิเดชัน

โลหะเป็นไอออนบวกที่มีความเป็นเลิศ อย่างไรก็ตามไม่ใช่ทุกคนที่สามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ (หรืออย่างน้อยก็คือพันธะโควาเลนต์ล้วนๆ) แต่พวกมันจะสูญเสียอิเล็กตรอนเพื่อสร้างพันธะไอออนิก: ประจุบวกดึงดูดประจุลบซึ่งจับกันโดยกองกำลังทางกายภาพ

ดังนั้นโลหะจึงสูญเสียอิเล็กตรอนไปจาก M ถึง M ^{n +}โดยที่ n มักจะเท่ากับจำนวนของกลุ่มบนตารางธาตุ แม้ว่า n สามารถรับค่าจำนวนเต็มได้หลายค่าซึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของโลหะทรานซิชัน การสูญเสียอิเล็กตรอนนี้เกิดขึ้นในปฏิกิริยาเคมีประเภทหนึ่งที่เรียกว่าการเกิดออกซิเดชัน

โลหะออกซิไดซ์สูญเสียอิเล็กตรอนจำนวนโปรตอนในอะตอมมีมากกว่าอิเล็กตรอนและส่งผลให้มีประจุบวก สำหรับการเกิดออกซิเดชั่นจะต้องมีตัวออกซิไดซ์ซึ่งจะช่วยลดหรือได้รับอิเล็กตรอนที่สูญเสียไปจากโลหะ ออกซิเจนเป็นตัวออกซิไดซ์ที่รู้จักกันดีที่สุด

ความแตกต่างกับประจุลบ

การหดตัวของรัศมีอะตอมในไอออนบวก ที่มา: Gabriel Bolívar

ความแตกต่างระหว่างไอออนบวกและประจุลบมีดังต่อไปนี้:

- ไอออนบวกโดยทั่วไปมีขนาดเล็กกว่าแอนไอออน ภาพข้างต้นแสดงให้เห็นว่ารัศมีอะตอมของ Mg จะลดลงโดยการสูญเสียทั้งสองอิเล็กตรอนและกลายเป็นไอออนบวก Mg ²⁺ ; สิ่งที่ตรงกันข้ามเกิดขึ้นกับแอนไอออน: พวกมันมีขนาดใหญ่ขึ้น

- มีโปรตอนมากกว่าอิเล็กตรอนในขณะที่แอนไอออนมีอิเล็กตรอนมากกว่าโปรตอน

- มีขนาดเล็กลงความหนาแน่นของประจุจึงสูงขึ้นดังนั้นจึงมีพลังโพลาไรซ์มากขึ้น นั่นคือมันทำให้เมฆอิเล็กตรอนของอะตอมข้างเคียงเสียรูป

- ไอออนบวกเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกับสนามไฟฟ้าที่ใช้ในขณะที่ประจุลบเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม

ตัวอย่างของไอออนบวกที่พบบ่อยที่สุด

monatomic

ไอออนบวกเชิงเดี่ยวส่วนใหญ่มาจากโลหะ (มีข้อยกเว้นบางประการเช่น H ⁺ ) ส่วนที่เหลือเป็นเรื่องยากมากที่จะพิจารณาไอออนบวกที่มาจากองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะ

จะเห็นได้ว่าพวกมันจำนวนมากเป็น di หรือ polyvalent และขนาดของประจุของมันจะสอดคล้องกับจำนวนกลุ่มของพวกมันในตารางธาตุ

-Li ⁺

- นะ⁺

-K ⁺

-Rb ⁺

-Cs ⁺

-Fr ⁺

-Ag ⁺

พวกเขาทั้งหมดมีประจุ '1+' เหมือนกันซึ่งเขียนโดยไม่จำเป็นต้องป้อนตัวเลขและยังมาจากกลุ่มที่ 1: โลหะอัลคาไล นอกจากนี้ยังมี Ag ⁺ไอออนบวกซึ่งเป็นหนึ่งในโลหะทรานซิชันที่พบมากที่สุด

- เป็น²⁺

- มก²⁺

- คา²⁺

- ร²⁺

- บา²⁺

- รา²⁺

ไอออนบวกเหล่านี้ได้มาจากโลหะที่อยู่ในกลุ่ม 2: โลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ

- ที่³⁺

- กา³⁺

- ใน³⁺

-Tl ³⁺

- น³⁺

ไอออนบวกของกลุ่มโบรอน

จนถึงตอนนี้ตัวอย่างมีลักษณะว่ามีความจุหรือประจุเดียว ไอออนบวกอื่น ๆ แสดงสถานะวาเลนซ์หรือออกซิเดชั่นบวกมากกว่าหนึ่ง:

-Sn ²⁺

-Sn ⁴⁺ (ดีบุก)

- โค²⁺

-Co ³⁺ (โคบอลต์)

-Au ⁺

-Au ³⁺ (ทอง)

- เฟ²⁺

-Fe ³⁺ (เหล็ก)

และโลหะอื่น ๆ เช่นแมงกานีสสามารถมีวาเลนซ์ได้มากขึ้น:

-Mn ²⁺

- ม. ³⁺

-Mn ⁴⁺

-Mn ⁷⁺

ยิ่งประจุไฟฟ้ามีขนาดเล็กและมีขั้วมากขึ้น

polyatomic

โดยไม่ต้องใช้เคมีอินทรีย์มีไอออนบวกอนินทรีย์และโพลีอะตอมที่พบได้บ่อยในชีวิตประจำวัน เช่น:

-H ₃ O ⁺ (ไฮโดรเนียมกล่าวไว้แล้ว)

-NH ₄ ⁺ (แอมโมเนียม)

-NO ₂ ⁺ (ไนโตรเนียมมีอยู่ในกระบวนการไนเตรต)

-PH ₄ ⁺ (ฟอสโฟเนียม)

อ้างอิง

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี. (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05 พ.ค. 2562). นิยามและตัวอย่างของไอออนบวก ดึงมาจาก: thoughtco.com
3. Wyman Elizabeth (2019) Cation: ความหมายและตัวอย่าง ศึกษา. ดึงมาจาก: study.com
4. Dummies (2019) ไอออนบวกและลบ: ไอออนบวกและแอนไอออน ดึงมาจาก: dummies.com
5. วิกิพีเดีย (2019) ไอออนบวก สืบค้นจาก: es.wikipedia.org