როგორ იქმნება კატიონები?

ატომებისა და მოლეკულების უმეტესობა, რომლებიც ჩვენ გვხვდება, ელექტრონულად ნეიტრალურია, მაგრამ იონები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ბუნებაში. ეს დამუხტული ატომები შეიძლება იყოს დადებითად დამუხტული კატიონები ან უარყოფითად დამუხტული ანიონები. კათიონები და ანიონები სხვადასხვა გზით წარმოიქმნება. კათიონებისთვის ელექტრონის დაკარგვა მათ წმინდა დადებით მუხტს ტოვებს, ხოლო ანიონებისთვის ელექტრონის დამატება მათ ნეგატიური მუხტით ტოვებს. ამის პროცესების გააზრება, მათ შორის იონიზაციის ენერგია და ელექტრონული აფინირება სხვადასხვა ატომები, გეხმარებათ იმის გარკვევაში, თუ რატომ ხდება გარკვეული ატომები უფრო ადვილად იონები, ვიდრე სხვები და რა იწვევს მას მოხდეს

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

კატიონები დადებითად დამუხტული იონები წარმოიქმნება, როდესაც ატომი იონიზაციის გზით კარგავს ელექტრონს. ამისათვის საჭირო ენერგიის ოდენობას იონიზაციის ენერგიას უწოდებენ

ანიონები უარყოფითად დამუხტული იონები წარმოიქმნება, როდესაც ატომი ელექტრონს იღებს. ამ პროცესში არსებულ ენერგიას ელექტრონულ აფინირებას უწოდებენ.

ატომებს აქვთ სამი ძირითადი კომპონენტი: პროტონები, ელექტრონები და ნეიტრონები. ნეიტრონები ელექტრონულად ნეიტრალურია და მიუხედავად იმისა, რომ ისინი მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ბირთვულ ფიზიკაში, ისინი არ არის მნიშვნელოვანი იონების წარმოქმნისთვის, რადგან ისინი გავლენას არ ახდენენ მათში მდებარე ატომის მუხტზე. პროტონები დადებითად არიან დამუხტული და ისინი ნეიტრონებთან ერთად იკავებენ ატომის ცენტრალურ ბირთვს. ელექტრონები ატომის უარყოფითად დამუხტული ნაწილია და მათ ბირთვიდან გარეთა "ღრუბელი" უჭირავთ. ელექტრონებსა და პროტონებს აქვთ თანაბარი, მაგრამ საპირისპირო მუხტები და ელემენტების ბუნებრივ ფორმებში, ატომში თითოეულის ტოლი რაოდენობაა. ეს ნიშნავს, რომ ელემენტები ელექტრონულად ნეიტრალურია, რადგან პროტონებიდან და ელექტრონებიდან მუხტები ერთმანეთს აუქმებს.

იონი დამუხტული ატომია. თუ ატომი მიიღებს ელექტრონს, უარყოფითი მუხტი აღემატება დადებით მუხტს და მთელი ატომი იძენს უარყოფით მუხტს. ამ იონებს ანიონებს უწოდებენ. თუ ატომი კარგავს ელექტრონს, მაშინ უფრო მეტი დადებითი მუხტი არსებობს, ვიდრე უარყოფითი მუხტი და მთლიანობაში ატომი ხდება დადებითად დამუხტული იონი. ამას კატიონს უწოდებენ.

კათიონები წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც ნეიტრალური ატომი ელექტრონს კარგავს. ლითონები მიდრეკილნი არიან ელექტრონების დაკარგვაზე ბირთვის გარშემო ელექტრონების განლაგების შედეგად. ელექტრონები იკავებენ სხვადასხვა ორბიტალებს ბირთვის გარშემო, და ისინი შეიძლება დაჯგუფდეს სხვადასხვა ენერგეტიკულ დონეზე. ელექტრონიტი მაღალი ენერგიის დონის ორბიტალში უფრო შორსაა ბირთვიდან. ატომები, რომლებსაც აქვთ სრული გარე ენერგიის დონე, სტაბილურია, მაგრამ თუ გარე ენერგიის დონეზე ელექტრონების მცირე რაოდენობაა, ისინი მიდრეკილნი არიან ელექტრონების დაკარგვისკენ. სრული ენერგიის დონის ელექტრონები "ფარავს" ბირთვიდან დადებით მუხტს. შედეგად, გარე ელექტრონები მხოლოდ სუსტად არის დაკავშირებული ბირთვთან.

კატიონები იონიზაციის პროცესის შედეგად წარმოიქმნება, როდესაც ელექტრონს ეძლევა საკმარისი ენერგია (მაგალითად, საკმარისად მაღალი ენერგიის შუქის საშუალებით), რომ იგი აარიდოს ბირთვს. ამისათვის საჭირო ენერგიას უწოდებენ იონიზაციის ენერგიას. პირველი იონიზაციის ენერგია გიჩვენებთ რამდენი ენერგია გჭირდებათ ერთი ელექტრონის ამოსაღებად; მეორე იონიზაციის ენერგია გიჩვენებთ რამდენია საჭირო მეორის ამოსაღებად და ა.შ.

თქვენ შეგიძლიათ შეიმუშაოთ დატვირთვა იონზე, პერიოდული ცხრილის ჯგუფის საფუძველზე, რომელშიც იმყოფება ელემენტი. მაგალითად, ნატრიუმი 1 ჯგუფშია და იგი ქმნის კატიონს +1 მუხტით. მაგნიუმი შედის მე -2 ჯგუფში და იგი ქმნის კატიონს +2 მუხტით იონიზაციის დროს ორი ელექტრონის დაკარგვის შემდეგ. ალუმინი 3 ჯგუფშია და ქმნის +3 კატიონს. მე -4 ჯგუფის ელემენტები არ ქმნიან იონებს, ხოლო უფრო მაღალი ჯგუფის ელემენტები ქმნიან ანიონებს.

ანიონები იქმნება კათიონების საპირისპირო პროცესით. ელექტრონის დაკარგვის ნაცვლად, არა მეტალურ ატომებს შეუძლიათ მიიღონ ელექტრონი. ეს იმიტომ ხდება, რომ მათი გარე ენერგიის დონე თითქმის სავსეა. ტერმინი ელექტრონული აფინირება აღწერს ნეიტრალური ატომების ელექტრონების მოპოვების ტენდენციას. იონიზაციის ენერგიის მსგავსად, მას აქვს ენერგიის ერთეულები, მაგრამ იონიზაციის ენერგიისგან განსხვავებით, მას აქვს უარყოფითი მნიშვნელობა რადგან ელექტრონები ემატება ელექტრონების დამატებისას, ხოლო ელექტრონი შეიწოვება ამოიღეს.

ზოგადად, უფრო მაღალ ჯგუფებში მყოფ ელემენტებს (პერიოდულ მაგიდაზე მარჯვნივ) აქვთ უფრო მაღალი ელექტრონული შეხამება, ხოლო მათი ჯგუფების უფრო მაღალ რიგში მყოფი ელემენტები (პერიოდული სისტემის ზედა ნაწილში) უფრო მაღალი ელექტრონი აქვთ აფინირება. მოცემული სვეტის ქვევით გადაადგილებისას ელექტრონების მიჯაჭვულობის შემცირება დაკავშირებულია გაზრდილ მანძილთან გარეთა გარსებსა და ბირთვს შორის, ისევე როგორც ქვედა ენერგიის სხვა ელექტრონებისგან დაცვა დონეზე. ასოცირების ზრდა მარცხნიდან მარჯვნივ გადაადგილებისას ხდება იმის გამო, რომ ენერგიის დონე სულ უფრო ახლოს დგება სრულად დაკავებულთან.

რაც შეეხება კატიონებს, ელემენტის ჯგუფი გიჩვენებთ, თუ რა მუხტის იქნება შესაბამისი ანიონი. შედეგად მიღებული მუხტი არის ჯგუფის რიცხვი მინუს რვა. ქლორი, მე –7 ჯგუფში, ქმნის ანიონს −1 მუხტით, ხოლო ჟანგბადი, მე –6 ჯგუფში, ქმნის კატიონს −2 მუხტით.