離子
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離子(英語:Ion)是指原子或分子失去或得到電子而形成的帶電荷的粒子。得失電子的過程稱為電離,電離過程的能量變化可以用電離能來衡量。
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在化學反應中,通常是金屬元素原子失去最外層電子,非金屬原子得到電子,從而使參加反應的原子或原子團帶上電荷。帶正電荷的原子叫做陽離子,帶負電荷的原子叫做陰離子。陰、陽離子由靜電作用結合形成不帶電的化合物叫離子化合物。
陰離子(英文:anion或negative ion)是指中性的原子或分子獲得電子而產生帶負電荷的微觀帶電粒子,正式不會稱「負離子」。
陰離子生成可以不同圖景來研究。一種是從外層電子對原子核電場的屏蔽(即,達成滿殼層穩定結構)的角度出發,另一種是從中性粒子在電子所產生的電場中的極化效應出發。前一種對理解原子離子生成很有幫助,而後一種對分子離子的研究來講,則十分便利。
以中性分子為例,將電子移近分子時,分子在電子所產生的電場的作用下發生極化,產生的電偶極矩和電子所攜帶的電荷互相吸引。這電磁互相作用勢能和電子和分子中心的距離的四次方成反比。是非常短程的互相作用。
原子/分子吸附電子形成陰離子時,其能量會有變。形成穩定陰離子是放熱反應,這部分釋放的能量就稱為電子親和能。電子親和能越大,原子/分子的得電子就越容易。在元素周期表上,VII族原子的電子親合能最大,而惰性氣體的電子親合能最小。
原子之陰離子的結構非常簡單,通常只有一個穩定的束縛態,所以它的電子親和能可以通過測量陰離子的光致去吸附效應(Photodetachment)的閾值頻率得到。但分子離子,由於振動能級和轉動能級的存在,光致去吸附的閾值並不和電子親合能直接相關。需要特別設計的實驗才能測定。
陽離子(英文:cation或positive ion)是指中性的原子或者分子失去電子,而產生的帶正電荷的微觀帶電粒子,正式不會稱「正離子」。
原子半徑愈大,原子的失電子能力較強,金屬性也較強;相反,原子半徑愈小,原子的失電子能力愈弱,金屬性也較弱。
原子半徑相同,最外層電子數目愈少,失電子能力較強;相反,最外層電子數目愈多,失電子能力較弱。
陽離子價態對於主族元素,陽離子價態不會大於價電子數。
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名稱 | 化學式 | 顏色 |
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鉻酸根離子 | CrO₄²⁻ | 黃 |
重鉻酸根離子 | Cr₂O₇²⁻ | 橙 |
錳離子 | Mn²⁺ | 淡粉紅 |
錳酸根離子 | MnO₄²⁻ | 綠 |
高錳酸根離子 | MnO₄⁻ | 紫 |
亞鐵離子 | Fe²⁺ | 淡綠 |
鐵離子 | Fe³⁺ | 淺紫(水解後為黃色) |
亞鈷離子 | Co²⁺ | 粉紅 |
鎳離子 | Ni²⁺ | 綠 |
銅離子 | Cu²⁺ | 藍 |
- McDaniel W. E., "Collision Phenomena in Ionized Gases", John Wiley & Sons, 1964, NewYork