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우리가 만나는 대부분의 원자와 분자는 전기적으로 중립이지만 이온은 본질적으로 중요한 역할을합니다. 이들 하전 된 원자는 양으로 하전 된 양이온 또는 음으로 하전 된 음이온 일 수있다. 양이온과 음이온은 다른 방식으로 형성됩니다. 양이온의 경우, 전자의 손실은 그것들을 순 양전하로 남겨두고, 음이온의 경우, 전자의 첨가는 그것들을 순 음전하로 남겨둔다. 다른 원자의 이온화 에너지 및 전자 친화도를 포함하여이 과정의 배후 프로세스를 이해하면 특정 원자가 다른 원자보다 더 쉽게 이온이되는 이유와 발생 원인을 확인할 수 있습니다.
TL; DR (너무 길고 읽지 않음)
양이온은 원자가 이온화를 통해 전자를 잃을 때 형성되는 양전하 이온입니다. 이를 위해 필요한 에너지의 양을 이온화 에너지라고합니다
음이온은 원자가 전자를 얻을 때 음으로 하전 된 이온입니다. 이 과정에서 에너지를 전자 친화력이라고합니다.
이온이란?
원자에는 세 가지 주요 구성 요소가 있습니다 : 양성자, 전자 및 중성자. 중성자는 전기적으로 중립적이며 핵 물리학에서 중요한 역할을 담당하지만 원자의 전하에 영향을 미치지 않기 때문에 이온 형성과 관련이 없습니다. 양성자는 양전하를 띠며 차지합니다 중성자와 함께 원자의 중심 핵. 전자는 원자의 음으로 하전 된 부분으로, 핵 외부에서 "구름"을 차지합니다. 전자와 양자는 같은 전하이지만 반대 전하를 가지고 있으며, 자연 형태의 원소에서는 원자에 각각 같은 수가 있습니다 이것은 양성자와 전자로부터의 전하가 서로 상쇄되기 때문에 원소가 전기적으로 중립이라는 것을 의미합니다.
이온은 하전 원자입니다.원자가 전자를 얻는다면, 음전하는 양전하를 능가하고, 전체 원자는 음전하를 얻는다. 이 이온들을 음이온이라고합니다. 원자가 전자를 잃으면, 음전하보다 양전하가 더 커지고, 원자 전체가 양전하 이온이됩니다. 이것을 양이온이라고합니다.
양이온은 어떻게 형성됩니까?
양이온은 중성 원자가 전자를 잃을 때 형성됩니다. 금속은 핵 주위의 전자 배열로 인해 전자를 잃기 쉽다. 전자는 핵 주위의 다른 궤도를 차지하며, 이들은 다른 에너지 레벨로 그룹화 될 수 있습니다. 에너지 준위가 높은 궤도의 전자는 핵에서 더 멀어집니다. 전체 외부 에너지 수준을 가진 원자는 안정적이지만 외부 에너지 수준에 적은 수의 전자가 있으면 전자를 잃기 쉽습니다. 전체 에너지 수준의 전자는 핵으로부터 많은 양의 전하를 "차폐"합니다. 결과적으로 외부 전자는 핵에 약하게 결합됩니다.
양이온은 충분한 에너지가 전자에 주어 졌을 때 (예를 들어, 충분한 에너지의 높은 빛에 의해) 핵의 인력으로부터 그것을 제거 할 때 이온화 과정에 의해 형성된다. 이를 위해 필요한 에너지를 이온화 에너지라고합니다. 첫 번째 이온화 에너지는 하나의 전자를 제거하는 데 필요한 에너지 양을 알려줍니다. 두 번째 이온화 에너지는 두 번째 이온화 에너지를 제거하는 데 필요한 양 등을 알려줍니다.
원소가 포함 된 주기율표 그룹을 기반으로 생성 된 이온에 대한 전하를 계산할 수 있습니다. 예를 들어 나트륨은 그룹 1에 있으며 +1 전하를 갖는 양이온을 형성합니다. 마그네슘은 그룹 2에 속하며 이온화를 위해 두 개의 전자를 잃은 후 +2 전하로 양이온을 형성합니다. 알루미늄은 그룹 3에 있으며 +3 양이온을 형성합니다. 그룹 4 원소는 이온을 형성하지 않으며, 더 높은 그룹 원소는 음이온을 형성합니다.
음이온은 어떻게 형성됩니까?
음이온은 양이온과 반대 과정으로 형성됩니다. 비금속 원자는 전자를 잃는 대신 전자를 얻을 수 있습니다. 외부 에너지 수준이 거의 가득 찼기 때문입니다. 전자 친화도라는 용어는 중성 원자가 전자를 얻는 경향을 설명합니다. 이온화 에너지와 마찬가지로 에너지 단위를 갖지만 이온화 에너지와 달리 전자가 추가되면 에너지가 방출되고 전자가 제거되면 흡수되기 때문에 음의 값을 갖습니다.
일반적으로, 더 높은 그룹의 원소 (주기율표에서 오른쪽에 더있는 것)는 더 높은 전자 친화도를 가지며, 더 높은 그룹의 그룹의 원소들 (주기율표의 상단을 향한)은 더 높은 전자 친화도를 갖는다. 주어진 열을 따라 내려갈 때 전자 친화력이 감소하는 것은 외부 껍질과 핵 사이의 거리가 멀어지고 다른 전자의 차폐가 낮은 에너지 수준과 관련이 있습니다. 왼쪽에서 오른쪽으로 이동할 때 친화력이 증가하면 에너지 수준이 완전히 채워지기에 가까워지기 때문입니다.
양이온에 관해서는, 원소 그룹은 해당 음이온이 어느 전하가 될지를 알려줍니다. 결과 요금은 그룹 번호에서 8을 뺀 값입니다. 그룹 7에서 염소는 -1 전하로 음이온을 형성하고 그룹 6에서 산소는 -2 전하로 양이온을 형성합니다.