อะตอมและโมเลกุลส่วนใหญ่ที่เราพบมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า แต่ไอออนมีส่วนสำคัญในธรรมชาติ อะตอมที่มีประจุเหล่านี้อาจเป็นไอออนบวกที่มีประจุบวกหรือประจุลบที่มีประจุลบ ไพเพอร์และแอนไอออนก่อตัวในรูปแบบต่างๆ สำหรับไอออนบวก การสูญเสียอิเล็กตรอนจะปล่อยประจุบวกสุทธิออกมา ในขณะที่ไอออนบวก การเติมอิเล็กตรอนจะทำให้ประจุลบสุทธิมีประจุลบ ทำความเข้าใจกับกระบวนการเบื้องหลังนี้ รวมทั้งพลังงานไอออไนเซชันและความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนของ อะตอมต่างๆ ช่วยให้คุณเห็นได้ว่าทำไมอะตอมบางอะตอมจึงกลายเป็นไอออนได้ง่ายกว่าอะตอมอื่น และอะไรเป็นสาเหตุให้ เกิดขึ้น
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
ไอออนบวกเป็นไอออนที่มีประจุบวกซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออะตอมสูญเสียอิเล็กตรอนผ่านการแตกตัวเป็นไอออน ปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการทำเช่นนี้เรียกว่าพลังงานไอออไนเซชัน
แอนไอออนเป็นไอออนที่มีประจุลบซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออะตอมได้รับอิเล็กตรอน พลังงานในกระบวนการนี้เรียกว่าอิเลคตรอนสัมพรรคภาพ
ไอออนคืออะไร?
อะตอมมีองค์ประกอบหลักสามประการ: โปรตอน อิเล็กตรอน และนิวตรอน นิวตรอนมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า และถึงแม้ว่าพวกมันจะมีบทบาทสำคัญในฟิสิกส์นิวเคลียร์ แต่พวกมัน ไม่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของไอออนเนื่องจากไม่ส่งผลต่อประจุของอะตอมที่มีอยู่ โปรตอนมีประจุบวกและพวกมันครอบครองนิวเคลียสกลางของอะตอมพร้อมกับนิวตรอน อิเล็กตรอนเป็นส่วนที่มีประจุลบของอะตอม และพวกมันครอบครอง "เมฆ" รอบนอกนิวเคลียส อิเล็กตรอนและโปรตอนมีประจุเท่ากันแต่ตรงกันข้าม และในรูปแบบธรรมชาติของธาตุ มีจำนวนเท่ากันในอะตอม ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบมีความเป็นกลางทางไฟฟ้าเนื่องจากประจุจากโปรตอนและอิเล็กตรอนจะตัดกัน
ไอออนเป็นอะตอมที่มีประจุ หากอะตอมได้รับอิเล็กตรอน ประจุลบจะมีค่ามากกว่าประจุบวก และทั้งอะตอมจะได้รับประจุลบ ไอออนเหล่านี้เรียกว่าแอนไอออน หากอะตอมสูญเสียอิเล็กตรอน แสดงว่ามีประจุบวกมากกว่าประจุลบ และอะตอมทั้งหมดจะกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก สิ่งนี้เรียกว่าไอออนบวก
ไพเพอร์เกิดขึ้นได้อย่างไร?
ไพเพอร์เกิดขึ้นเมื่ออะตอมที่เป็นกลางสูญเสียอิเล็กตรอน โลหะมีแนวโน้มที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนอันเป็นผลมาจากการจัดเรียงของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส อิเล็กตรอนมีออร์บิทัลต่างๆ รอบนิวเคลียส และสามารถจัดกลุ่มเป็นระดับพลังงานต่างๆ ได้ อิเล็กตรอนในวงโคจรที่มีระดับพลังงานสูงอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากกว่า อะตอมที่มีระดับพลังงานภายนอกเต็มที่จะมีความเสถียร แต่ถ้ามีอิเล็กตรอนจำนวนน้อยในระดับพลังงานภายนอก พวกมันก็มีแนวโน้มที่จะสูญเสียอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนในระดับพลังงานเต็มจะ "ป้องกัน" ประจุบวกจำนวนมากจากนิวเคลียส เป็นผลให้อิเล็กตรอนภายนอกถูกจับกับนิวเคลียสเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
ไอออนบวกเกิดขึ้นจากกระบวนการไอออไนเซชันเมื่อมีการให้พลังงานเพียงพอแก่อิเล็กตรอน (เช่น แสงที่มีพลังงานเพียงพอ เป็นต้น) เพื่อดึงมันออกจากแรงดึงดูดของนิวเคลียส พลังงานที่จำเป็นในการทำสิ่งนี้เรียกว่าพลังงานไอออไนเซชัน พลังงานไอออไนเซชันแรกจะบอกคุณว่าต้องใช้พลังงานเท่าใดในการขจัดอิเล็กตรอนหนึ่งตัว พลังงานไอออไนเซชันที่สองจะบอกคุณว่าต้องใช้เท่าใดในการเอาพลังงานที่สองออก และอื่นๆ
คุณสามารถคำนวณประจุของไอออนที่เกิดขึ้นตามกลุ่มของตารางธาตุที่ธาตุนั้นอยู่ ตัวอย่างเช่น โซเดียมอยู่ในกลุ่มที่ 1 และเกิดเป็นไอออนบวกที่มีประจุ +1 แมกนีเซียมอยู่ในกลุ่มที่ 2 และก่อตัวเป็นไอออนบวกที่มีประจุ +2 หลังจากสูญเสียอิเล็กตรอน 2 ตัวไปเป็นไอออนไนซ์ อลูมิเนียมอยู่ในกลุ่ม 3 และเกิดเป็น +3 ไอออนบวก องค์ประกอบกลุ่ม 4 ไม่ก่อตัวเป็นไอออน และองค์ประกอบกลุ่มที่สูงกว่าจะสร้างแอนไอออนแทน
แอนไอออนก่อตัวอย่างไร?
แอนไอออนเกิดขึ้นจากกระบวนการตรงข้ามกับไอออนบวก แทนที่จะสูญเสียอิเล็กตรอน อะตอมของอโลหะสามารถรับอิเล็กตรอนได้ เนื่องจากระดับพลังงานภายนอกใกล้เต็มแล้ว ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนระยะอธิบายถึงแนวโน้มที่อะตอมที่เป็นกลางจะได้รับอิเล็กตรอน เช่นเดียวกับพลังงานไอออไนซ์ มันมีหน่วยของพลังงาน แต่ต่างจากพลังงานไอออไนซ์ มันมีค่าลบ negative เพราะพลังงานจะถูกปล่อยออกมาเมื่อมีการเติมอิเล็กตรอน ในขณะที่พลังงานจะถูกดูดกลืนเมื่ออิเล็กตรอนมีค่า ลบออก
โดยทั่วไปแล้ว องค์ประกอบในกลุ่มที่สูงกว่า (ที่อยู่ทางด้านขวาบนตารางธาตุ) มีสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนสูงกว่า และองค์ประกอบในแถวที่สูงกว่าของกลุ่ม (ขึ้นไปด้านบนสุดของตารางธาตุ) มีอิเล็กตรอนสูงกว่า ความใกล้ชิด การลดลงของความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนเมื่อคุณเลื่อนลงมาในคอลัมน์ที่กำหนดนั้นสัมพันธ์กับระยะทางที่เพิ่มขึ้น ระหว่างเปลือกนอกกับนิวเคลียส รวมถึงการกำบังจากอิเล็กตรอนอื่นด้วยพลังงานที่ต่ำกว่า ระดับ ความสัมพันธ์ที่เพิ่มขึ้นเมื่อคุณเคลื่อนจากซ้ายไปขวาเป็นเพราะระดับพลังงานใกล้จะเต็มแล้ว
สำหรับไอออนบวก กลุ่มขององค์ประกอบจะบอกคุณว่าประจุไอออนนั้นจะมีประจุเท่าใด ค่าใช้จ่ายที่ได้คือหมายเลขกลุ่มลบแปด คลอรีน ในกลุ่ม 7 ก่อตัวเป็นไอออนลบที่มีประจุ -1 และออกซิเจน ในกลุ่มที่ 6 ก่อให้เกิดไอออนบวกที่มีประจุ -2