7 důležitých příkladů nabitých iontů, které potřebujete vědět

Nabité ionty nebo jednoduše ionty jsou jakékoli atomy nebo skupina atomů v molekule s čistým elektrickým nábojem, který může být kladný nebo záporný v důsledku odstranění elektronů z nebo přidání elektronů do valenčního obalu orbitalů. a 7 důležitých příklady nabitých iontů, jejich klasifikace jsou podrobně diskutovány.

1. H⁺ nebo H.₃O⁺
2. Ionty patřící k alkalickým kovům a kovům alkalických zemin, jako je Na⁺K⁺ ,Ca²⁺ , Mg²⁺ , Čs⁺
3. Kationty patřící do řady přechodných kovů
4. Karbokace
5. Karbanony
6. Kyslík v superoxidu, peroxidové formy
7. Lanthanové ionty

1. H⁺ nebo H.₃O⁺ :

Jedním z nejdůležitějších příkladů nabitých iontů je a hydroniový iont nebo hydroxoniové kationty vznikají, když kyselina Arrheniová uvolňuje protony ve vodném prostředí nebo když se proton spojuje s H₂O molekula, která poskytne H₃O⁺ ionty jako H⁺  ionty nezůstávají ve vodném prostředí samy. Jsou vysoce studovány pro své různé funkce.

Mají velmi vysokou vodivost v roztoku díky Grotthussově mechanismu. Schopnost molekuly a do jaké míry produkuje H⁺  ionty poskytují velikost jejich kyselosti.

V krystalických sloučeninách jsou hydroxoniové ionty H₃O⁺ H₅O₂⁺ H₇O₃⁺ H₉O₄⁺ H₁₄O₆²⁺ byly charakterizovány.

Struktura: H₃O⁺  je plochá pyramida, zatímco pyramida H₅O₂⁺  je druh lineární struktury.

Struktury ostatních hydroxoniových kationtů jsou však poměrně komplikované a vzdálenosti O-HO se značně liší.

Poznámka:

Grotthussův mechanismus: Je to jev, při kterém se proton rychle pohybuje v roztoku prostřednictvím H-vazby mezi H⁺ a H₂O. Jinými slovy, dochází k rychlé výměně protonu vedoucí k vyšší vodivosti.

2. Ionty patřící k alkalickým kovům a kovům alkalických zemin, jako je Na⁺K⁺ ,Ca²⁺ , Mg²⁺ , Čs⁺ :

Tyto monopozitivní ionty vznikají ztrátou jednoho elektronu z jejich nejvzdálenějších orbitalů v případě alkalických kovů. Nevytvářejí dipozitivní ionty, protože konfigurace získaná po ztrátě elektronu svého valenčního obalu je konfigurace vzácného plynu.

Kovy alkalických zemin tvoří dipozitivní ionty ztrátou dvou svých valenčních elektronů. Vznikají tak, že mají nízkou ionizační energii pro dosažení stability. Také jejich vysoká tendence k solvatační energii je činí termodynamicky stabilizovanými.

Na+, K+ ionty hrají důležitou roli role v biologických procesech jako Na+ / K+ pumpa, Mg2+ je nutný pro mnoho enzymatických reakcí, jako je Na+-K+-ATPáza, blokuje vápník pro snadnou relaxaci svalů po kontrakci. Ca²⁺ používá se pro cirkulaci krve, relaxaci nervových buněk, regulaci srdeční činnosti atd., Cs⁺ je radioaktivní a vysoce toxický, byly použity v jaderné chemii.

3. Kationty patřící do řady přechodných kovů:

Vykazují širokou škálu oxidačních stavů díky dostupnosti velkého počtu valenčních elektronů v jejich (n-1)d a ns orbitalech, které jsou méně odstíněny nejvnitřnějšími elektrony. Tyto ionty hrály roli jako katalýza, elektrody, galvanické pokovování, rudy.

crxnumx + iontů z obrovského množství a rozmanitosti komplexů stejně jako Reineckeho sůl byla tato sůl s Cr3+ iontem široce používána k vysrážení primárních a sekundárních aminů, pro stanovení promazinu.

Cr²⁺ je jedním z nejsilnějších redukčních činidel ve vodném roztoku. Ti²⁺ tvoří intenzivní žlutooranžovou barvu, proto je lze identifikovat pomocí kolorimetrického stanovení, používají se k dodávání syntetických biomolekul. Fe²⁺ a Fe³⁺ se používá jako redoxní pár a je zodpovědný za oxidaci rzi tvořící železo.

4. karbokationty:

Jeden z nejvíce důležitá témata organické chemie. Jsou to nabité kationty s +1 nebo více než +1 nábojem nacházejícím se na atomu uhlíku, který je vázán pouze na tři další atomy, takže jeden z jeho tetravalence zůstává prázdný. Obsahuje 6 elektronů s prázdným orbitalem p, čímž získává sp² hybridizace s trigonální rovinnou geometrií.

Tvar a hybridizace +CR3, kde R= H nebo jakýkoli jiný atom: Běžným příkladem je methylový kationt s nábojem +1.

5. karbaniony:

Jsou elektrofilní povahy a mohou být tvořeny reakce s alkalickými kovy a kovy alkalických zemin heterolytickým štěpením. Tento nabitý iont je extrémně běžný a důležitý v organické chemii.           

Přijímá trigonální pyramidální strukturu podobnou NH s osamoceným párem zabírajícím čtyřstěnnou valenci, aby se zabránilo odpuzování mezi vazbou a osamělými páry elektronů.

Tvar a hybridizace  ^-CR₃ kde R= H nebo jakékoli jiné atomy: Běžné příkladem je methylový anion s -1 nabitím.

6. Kyslík v superoxidu, peroxid se tvoří:

Superoxid, O₂^- , je volný kyslíkový radikál zodpovědný za mnoho biologických nepravidelných funkcí. Tento radikální anion je zodpovědný za pomalé manipulace s živými bytostmi. Tyto reaktivní formy kyslíku také hrají roli v mechanismu antimalarických léků.

Je paramagnetický a je slabě přitahován magnetickým polem. Peroxid, O₂^- , je diamagnetický, protože obsahuje párové elektrony.

Pořadí dluhopisů superoxidového iontu je 1.5 s menší délkou vazby a tvoří stabilnější peroxidové sloučeniny s více elektropozitivními prvky a pořadí peroxidové vazby je 1 s větší délkou vazby.

Mají široké uplatnění v lékařské chemii. Používají se jako peroxid vodíku. Peroxidy se však pod slunečním zářením rozkládají a je třeba je uchovávat v tmavých prostorách.

7. Lanthanové ionty:

Většinou tvoří tripozitivní kationty kvůli jejich Zeffově hodnotě a těsně umístěným energetickým hladinám. Jsou stabilní tvrdé Lewisovy kyseliny a redukční činidla. Tvoří širokou škálu komplexů, které se používají jako homogenní katalyzátory pro průmyslové aplikace. Např. La3+, Ln3+, Eu3+.

Používají se v bateriích, optoelektronických zařízeních, supravodičech, raketovém palivu, studiu jaderné energie, tranzistorech atd.

Klasifikace nabitých iontů :

• Aniontově nabité druhy/anionty – Tyto nabité ionty nesou celkovou velikost záporného náboje. Vznikají díky přidání dalších elektronů do valenčních obalů, které předčí protony přítomné v jádře systému/druhu. Obecně platí, že nekovy vykazují tendenci k získávání elektronů, většinou dolů ve skupině a přes pravou stranu periody. Běžné příklady: Cl^-  Br^- , O₂^- SO₄^2- atd.

• Kationtově nabité druhy/kationty – Nesou celkově kladný náboj v důsledku ztráty elektronů z jejich valenčních obalů, ale protonové číslo zůstává v jádře stejné. Alkalické kovy, kovy alkalických zemin, časné přechodné prvky vykazují tuto tendenci. Běžné příklady: Na⁺ ,Ca²⁺ , Mg²⁺ , Hg⁺ , Hg²⁺ Zn²⁺ NH₄⁺ H₃O⁺ atd.

Poznámka: Může to být buď víceatomový iont nebo monoatomický iont. Velikost náboje může být větší nebo menší než nula, ale nikdy není rovna nule, protože celá definice nabitých iontů spočívá v kladné nebo záporné velikosti náboje.

Závěr:

Bylo diskutováno 7 nejdůležitějších příkladů nabitých iontů, které jsou široce klasifikovány jako ionty H+ nebo H3O+, ionty alkalických kovů a kovů alkalických zemin jako Na+, K+, Ca2+, přechodný kov série iontů, karbokationty, karbanionty, superoxid, peroxid, lanthanové ionty.

Nandita Biswasová

Ahoj…. Jsem Nandita Biswas. Absolvoval jsem magisterské studium chemie se specializací na organickou a fyzikální chemii. Také jsem dělal dva projekty v chemii – jeden se zabývá kolorimetrickým odhadem a stanovením iontů v roztocích. Jiní v Solvatochromismu studují fluorofory a jejich použití v oblasti chemie spolu s jejich vlastnostmi skládání při emisi. Pracuji jako odborný asistent na lékařském oddělení.
Spojme se přes LinkedIn-https://www.linkedin.com/in/nandita-biswas-244b4b179