Tabla de Contenidos
Az atomok egy atommagból állnak, amelyet elektronok vesznek körül, amelyek nagy sebességgel forognak körülötte. Az atommag protonokból és neutronokból áll, és a protonok száma az atom azon része, amely megadja az azonosságát. Ez az oka annak, hogy ezt a számot atomszámnak nevezik.
Minden proton töltése egyenlő nagyságú, de ellentétes előjelű az elektron töltésével. Emiatt érthető, hogy a semleges atom atommagjában ugyanannyi elektronnak kell lennie, mint a protonoknak. Ebben az értelemben a semleges atomban lévő elektronok számát az atomszám (Z) határozza meg.
Ezt nagyon könnyű megérteni, de mi a helyzet az ionokkal? Hogyan határozható meg egy kationban vagy anionban lévő elektronok és protonok száma? Ahhoz, hogy megértsük, először meg kell értenünk, mik az ionok és hogyan keletkeznek.
Mi az ion?
Az ion minden olyan kémiai faj, amelynek nettó elektromos töltése van. Ez azt jelenti, hogy egyensúlyhiánynak kell lennie az atommag pozitív töltéseinek száma és a környező elektronfelhőben lévő negatív töltések száma között. Más szóval, az ion olyan kémiai faj, amelyben a protonok és az elektronok száma nem egyenlő.
Az ionok kémiai reakciókban keletkeznek az elektronok elvesztésével vagy felerősödésével, függetlenül attól, hogy az ion pozitív vagy negatív. Ennek az az oka, hogy a kémiai reakciók soha nem az atommagot érintik, hanem csak a vegyértékelektronokat, amelyek az atom legkülső elektronjai.
Az elektronok elvesztése vagy erősítése kétféle iont eredményez töltésük szerint: kationokat és anionokat.
kationok
Ezek ionok, amelyek nettó pozitív töltéssel rendelkeznek. Ezek az ionok akkor keletkeznek, amikor egy semleges atom egy vagy több elektront veszít. A kation kifejezés onnan származik, hogy egy oldat vagy egy olvadt só elektrolízise során ezek az ionok azok, amelyek a katód vagy elektród felé irányulnak, amelyben a redukciós reakció végbemegy.
Hogyan lehet kiszámítani a protonok és elektronok számát egy kationban?
A kationok pozitív töltése nem azért van, mert az atommag pozitív töltésű protonokat nyert, hanem azért, mert az atom elvesztette negatív töltésű elektronjait, így többlet pozitív töltés marad. Emiatt a pozitív töltés értéke azoknak az elektronoknak a számát jelenti, amelyeket a semleges atom elveszített, hogy kationná váljon.
Ennek fényében a kationban lévő elektronok száma nem több, mint a semleges atom eredetileg birtokolt elektronjainak száma, levonva a kation pozitív töltéseinek számát. Másrészt, mivel az atommagot a kation képződése nem befolyásolja, a semleges atomban és a kationban lévő protonok száma azonos, és megegyezik a kérdéses elem rendszámával.
Ha p-t a protonok számának, n e -t az elektronok számának, q-t pedig a kation töltésének nevezzük , akkor azt mondhatjuk, hogy:
Összefoglalva, a kationban lévő protonok száma megegyezik az elem rendszámával, míg az elektronok számát az ion rendszámának és töltésének levonásával adjuk meg:
anionok
Az anionok a kationok ellentétei. Ezek ionok, amelyek nettó negatív töltéssel rendelkeznek, és az elektrolizáló cellák anódja felé mennek , és innen kapták a nevüket. Anionok képződnek, amikor egy semleges atom elektronokat vesz fel, ami negatív töltéstöbbletet hoz létre, amelyet az atommag pozitív töltései nem egyensúlyoznak ki.
Hogyan lehet kiszámítani a protonok és elektronok számát egy kationban?
Ugyanazt a logikát követve, mint korábban, egy monoatomi anion atommagjában a protonok száma megegyezik a semleges atoméval, tehát p = Z továbbra is fennáll . Ehelyett az elektronok száma ebben az esetben a semleges atomban lévő elektronok számának és az anion negatív töltéseinek számának összege. Ez így írható:
Ebben az esetben a q abszolút értékét úgy kell felvenni , hogy az érték összeadódjon, mivel az anionok több elektront tartalmaznak, mint a semleges atomok. Ezért az anionban lévő protonok és elektronok számának kiszámításához a következő képleteket kell használni:
Általános módszer az ionban lévő protonok és elektronok számának kiszámítására
Ahogy az előző két kifejezésből is láthatjuk, egy ionban lévő elektronok számának meghatározásához elegendő a töltést összeadni vagy kivonni attól függően, hogy anionról vagy kationról van szó. Ez azonban egyenértékű azzal, hogy az ion elektromos töltését mindig levonjuk, mindaddig, amíg az érték helyettesítésekor a töltés előjelét is figyelembe vesszük. Ily módon kivonjuk, ha kationról van szó (mert a töltés pozitív, és ha a képlet mínuszával megszorozzuk, az eredmény negatív), és összeadjuk, ha anionról van szó (mert a képlet negatívjának szorzata azzal, hogy a töltés pozitív előjelet eredményez).
Ez azt jelenti, hogy bármely ion esetében, legyen az pozitív vagy negatív, a protonok és elektronok számát a következőképpen adjuk meg:
A többatomos ionokban lévő vegyértékelektronok teljes számának kiszámítása
Amellett, hogy töltésükkel különböznek egymástól, az ionok az őket alkotó atomok számában is különbözhetnek. Az előző részek egyetlen atom által alkotott kationoknak és anionoknak felelnek meg. Vagyis a fenti egyenlet csak egyatomos ionokra vonatkozik (bár más típusú ionokra is adaptálható).
Ugyanakkor számos molekuláris kation és anion is létezik, amelyek két vagy több atomból állnak, amelyeket kovalens kötéssel kapcsolnak össze. Ezekben az esetekben fontos meghatározni az ilyen típusú ionokban lévő elektronok számát, mivel ez az információ lehetővé teszi az említett ionok Lewis-szerkezetének felépítését, így információt ad a kialakuló kötések típusáról és a centrális körüli molekuláris geometriáról. vagy központi atomok, ha egynél több van.
Azonban ezekben az esetekben nem annyira fontos tudni az összes atomban található elektronok számát, hanem a vegyértékelektronok teljes számát, nem számítva az iont alkotó atomok egyetlen belső elektronját sem.
Ebben az esetben az elektronok számának képlete a következőképpen módosul:
Ahol n e-valencia az ionban lévő vegyértékelektronok teljes száma, #eV i az i elemben lévő vegyértékelektronok száma , n i az i elem atomjainak száma az ionban, és q ion ismét , az ion töltése a megfelelő előjellel. Egy elem vegyértékelektronjainak száma meghatározható vagy az elektronkonfiguráció segítségével, vagy úgy, hogy a periódusos rendszerben azt a csoportot nézzük, amelyben található (főleg reprezentatív elemek esetében).
Példák egyatomos ionok protonjainak és elektronjainak kiszámítására
1. példa: A vaskation protonjai és elektronjai
A vaskation a Fe 3+ ionnak felel meg , amely egy vasmaggal rendelkező egyatomos ion. A periódusos rendszerből azt kapjuk, hogy a vas rendszáma 26 (Z = 26), és mint látjuk, az ionnak három pozitív töltése van ( q = +3 ). Ezért a protonok és elektronok száma a vaskationban:
2. példa: A szulfidanion protonjai és elektronjai
A szulfid anion az S 2- ionnak felel meg , egy kénmaggal és két negatív elektromos töltéssel rendelkező egyatomos ionnak. A kén atomszáma 16 (Z = 16), és ebben az esetben q = – 2 . Ezért a szulfid-anionban lévő protonok és elektronok száma:
Példák többatomos ionok vegyértékelektronjainak kiszámítására
3. példa: Az ammóniumkation vegyértékelektronjai (NH 4 + )
Az ammóniumkation 4 hidrogénatomból és egy nitrogénatomból áll, pozitív töltése +1. A hidrogén elem a periódusos rendszer 1A csoportjába tartozik, tehát 1 vegyértékelektronnal rendelkezik, míg a nitrogén az 5A csoporthoz tartozik, tehát 5 vegyértékelektronja van. A polielektron ionok vegyértékelektronjainak számának képletét alkalmazva a következőket kapjuk:
Ezért az ammóniumionnak összesen 8 vegyértékelektronja van elosztva az öt atomja között.
4. példa: A nitrátanion vegyértékelektronjai (NO 3 – )
A nitrát anion 3 oxigénatomból és egy nitrogénatomból áll, negatív töltése -1. Az oxigénelem a periódusos rendszer 6A csoportjába tartozik, ezért van 6 vegyértékelektronja, míg 5 vegyértékelektronja , ahogy az előző példában láttuk. A képletet ismét alkalmazva a következőket kapjuk:
Ezért a nitrátion összesen 24 vegyértékelektronnal rendelkezik, amely a négy atomja között oszlik el.
Hivatkozások
Számítsa ki az elektronok számát és a neutronok számát az ionokban ! (2019, szeptember 4.). Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=nM7npEf27Do
Miralles, A. (2009, augusztus 4.). Protonok, neutronok és elektronok. izotópok. Ions 02 – A bölcs varangy . A bölcs varangy. https://www.elsaposabio.com/quimica/?p=780
AZ IONOK ÁBRÁZOLÁSA . (nd). 3° Az. http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/el_atomo/iones.htm?4&1
wikiHow. (2019, január 5.). Hogyan találjuk meg a protonok, neutronok és elektronok számát ? https://en.wikihow.com/find-the-n%C3%BAmer-of-protons,-neutrons-and-electrons
