דוגמה של אניונים וקטיונים

בכימיה כללית ידוע שהחומר נתמך על ידי קשרים בין אטומים, שיכולים ליצור רשת של אטומים, במקרה של מתכות טהורות ולא מתכות, או גם מולקולות, שהצטברו נותנות עקביות לחומר. במקרה של היווצרות מולקולות, קיים הקשר היוני, המורכב מאחת מה- אטומים אחראים לוותר על אחד או יותר אלקטרונים מקליפתו האחרונה, והאטום השני מבצע את עבודתו של לקבל אותם.

לאלקטרונים יש מטען שלילי, כתוצאה מכך הקולטן רוכש מטען שלילי. האטום שעושה את המסירה רוכש מטען חיובי כאשר הוא מנותק מאותם אלקטרונים. תופעה זו של קשירה יונית מתרחשת בעיקר בחומרים אנאורגניים, ובתדרים שונים בין תגובות אורגניות.

החלקיק המורכב מהאטום (ים) עם מטען שלילי נקרא אניון.

והחלקיק שמורכב מהאטום (ים) עם המטען החיובי נקרא קטיון.

חלקיקים טעונים באופן כללי נקראים יונים.

אניונים וקטיונים מופיעים בתרכובות כגון מלחים בינאריים, כגון נתרן כלורי (NaCl). אם ניקח דוגמה זו, יוסבר פרט חשוב. כשכותבים את המתחם מתחילים תמיד עם האלמנט עם מטען חיובי. ומה שמלווה את זה בסוף יהיה החלק הטעון שלילית. לפיכך ידוע כי נתרן (Na) הוא היסוד הנושא מטען חיובי, וכלור (Cl) הוא המטען השלילי.

נושא חשוב נוסף הוא לדעת כמה מטען חיובי או שלילי נושא כל אטום. מלח בינארי נוסף יילקח כדוגמה שהוא סידן כלוריד (CaCl

₂). בעת כתיבת מולקולת המלח, המספר המגדיר את המטען של אטום הסידן נחצה עם מספר המטען של כלור.

על פי הטבלה המחזורית, לסידן יש מטען +2, ולכלור יש מטען -1. חוצה, המספר 2 יונח על כלור, ואחד על סידן. CaCl נשאר₂.

נוסחה זו CaCl₂ ניתן גם להבין כך: מכיוון שכלור מסוגל לקבל אלקטרון אחד, יש צורך ב -2 אטומי כלור כדי ללכוד את שני האלקטרונים של השכבה האחרונה של הסידן.

בנוסף למלחים בינאריים, אניונים וקטיונים נמצאים בחומציות, כמו חומצה הידרוכלורית (HCl), בחומצות אוקסיות, כגון חומצה גופרתית (H₂SW₄), ב- Oxisales, כגון Sodium Sulfate (Na₂SW₄).

בחומצה הידרוכלורית, הקטיון הוא מימן עם מטען +1: H⁺¹, והאניון הוא כלור, עם מטען -1: Cl^-1.

בחומצה גופרתית, הקטיון הוא מימן, עם מטען +1: H⁺¹, והאניון הוא סולפט, עם מטען -2: SO₄^-2.

ב נתרן סולפט, הקטיון הוא נתרן עם מטען +1: Na⁺¹, והאניון הוא סולפט, עם מטען -2: SO₄^-2.

מצוין בדוגמאות הקודמות כי מלחים בינאריים והידראקידים הם השילוב של שני אלמנטים שונים בלבד, (אחד עם מטען חיובי והשני עם מטען שלילי). וה- Oxisales ו- Oxiácidos מכילים כאיון קבוצת אטומים. קבוצת אטומים זו נקראת רדיקלית.

הרדיקל במקרים הקודמים כולל כמה אטומי חמצן, עם מטען -2, ואלמנט חיובי נוסף שמפצה רק חלק מאותו מטען שלילי. יתרת המטען השלילי תפוצה על ידי הקטיון, כראוי.

ישנם לא רק רדיקלים שליליים, אלא גם חיוביים, כגון קומיון אמוניום (NH₄⁺), שבו המימן הרביעי מייצר מטען עודף.

דיסוציאציה בתמיסה מימית

כאשר תרכובת יונית נכנסת למים הממיס כמומס, היא נוטה לתקוף את הקשר היוני, ולהפריד את המומס לאניונים ולקטיונים. תלוי במתחם המדובר, אם מדברים על חוזק הקשר, זה יהיה הקלות והשפע של אותו דיסוציאציה. תופעה זו משמשת להולכת זרם חשמלי.

תאים אלקטרוכימיים

תאים אלקטרוכימיים הם המכשירים העיקריים המנצלים תרכובות יוניות בתמיסה לייצור והמשכיות של אנרגיה חשמלית. תאים אלקטרוכימיים יכולים להיות גלווניים או אלקטרוליטיים..

תא גלווני מורכב ממיכל עם שתי מתכות שונות, שקוע בתמיסה יונית, ומופרד זה מזה על ידי קרום נקבובי. מתכות אלה מחוברות באמצעות גשר מלוח, בחלקו העליון, המופיע.

התגובה הכימית המתרחשת בין יוני התמיסה עם הקטיונים של המתכת הראשונה היא ספונטנית. אניונים עם המטען השלילי העודף שלהם תורמים אלקטרונים לאחת המתכות. למתכת זו יקראו אנודה, לקבלת האניונים. מכיוון שמטענים מנוגדים מושכים זה את זה, ההנחה היא כי האנודה היא בעלת מטען חיובי.

האלקטרונים עוברים דרך המתכת, זורמים לכיוון גשר המלח, עד שהם מגיעים למתכת השנייה, אשר רוכשת מטען שלילי עם זרימת האלקטרונים. לפיכך, הקטיונים של הפתרון הסובב אותו ייקחו את אותם אלקטרונים כדי לפצות על טעינתם. מתכת אחרת זו תיקרא הקתודה.

לתא אלקטרוליטי יש את ההבדל שהוא כולל מקור זרם חשמלי מכיוון שהתגובה אינה באופן ספונטני בתמיסה, וזה לוקח קצת מומנטום כדי להתחיל את הזרימה האיתנה של האלקטרונים מהאנודה אל ה קָטוֹדָה.

דוגמאות לאניונים

כלוריד Cl^-

יודייד אני^-

סולפיד^-2

ניטריד נ^-3

Hypochlorite ClO^-

כלוריט ClO₂^-

כלוראט ClO₃^-

פרוכלוראט ClO₄^-

ניטריט לא₂^-

חנקתי NO₃^-

ביסולפיט או חומצה סולפיט HSO₃^-

סולפיט SO₃^-2

סולפט SO₄^-2

MnO פרמנגנט₄^-

OH הידרוקסיד^-

דיכרומט Cr₂אוֹ₇^-2

Chromate CrO₄^-2

בוראטה בו₃^-3

אוקסלט ג₂אוֹ₄^-2

פו פוספט₄^-3

דוגמאות לקטיונים

אמוניום NH₄⁺

הידרוניום ח₃אוֹ⁺

נתרן נא⁺

אשלגן ק⁺

סידן Ca⁺²

מגנזיום מג⁺²

בריום בא⁺²

אלומיניום אל⁺³

קוארוס קו⁺¹

Cupric Cu⁺²

ברזליות פה⁺²

אמונת הברזל⁺³

Pb שופע⁺²

עופרת Pb⁺⁴

קדמיום Cd⁺²

טיטניום טי⁺⁴

גליו גא⁺³

ליתיום לי⁺

מימן H⁺

בריליום בי⁺²