Jon

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
För andra betydelser, se Jon (olika betydelser).

En jon är en atom eller sammansatt partikel som har ett överskott eller underskott av elektrisk laddning. Den enklaste jonen är protonen (en vätejon, en positiv laddningsenhet, H+). En negativt laddad jon, som har fler elektroner i sina elektronskal än protoner i atomkärnorna, kallas för anjon eftersom den leder ström och vandrar till anoden inne i en elektrolytisk eller galvanisk cell; en positivt laddad jon som har färre elektroner än protoner kallas katjon eftersom den leder ström och vandrar till katoden inne i en elektrolytisk eller galvanisk cell. Större joner som består av flera atomer kallas för sammansatta joner. Processen som förvandlar neutrala atomer eller molekyler till joner kallas jonisering. Ämnen som är sammansatta av positiva och negativa joner kallas salter (jonföreningar).

Joniserade atomer och atomgrupper förtecknas med laddningen i exponentläge, exempelvis H+ (vätejon), SO42- (sulfatjon).

En gas av joner och elektroner kallas ett plasma. Större delen av universums synliga materia (alltså allt utom mörk materia och mörk energi) anses vara i plasmatillstånd.[1]

Ett plasma eller en lösning som innehåller fria joner leder elektrisk ström eftersom joner och elektroner är såväl laddade som rörliga. De kan därför sättas i rörelse av det elektriska fältet, vilket skapar ett laddningsflöde, dvs en elektrisk ström.

Jonisationspotential[redigera | redigera wikitext]

Den energi som krävs för att lösgöra en elektron i sitt lägsta energitillstånd från en gasatom eller gasmolekyl kallas jonisationspotential eller joniseringsenergi. Den n-te joniseringsenergin hos en atom eller molekyl är den energi som krävs för att lösgöra den n-te elektronen efter att n-1 elektroner redan har lösgjorts.

Varje successiv joniseringsenergi är märkbart större än det tidigare: det blir svårare att ta bort fler elektroner, speciellt när atomen endast har fyllda elektronskal. Därför tenderar joner att bildas så att de har så kallad ädelgasstruktur. Exempelvis har natrium en valenselektron i sitt yttersta elektronskal, så den påträffas oftast i joniserad form med en felande elektron: Na+. På andra sidan periodiska systemet har klor sju valenselektroner, därför har klor i joniserad form en extra elektron: Cl-. Hos grundämnena har francium den lägsta joniseringsenergin och fluor den högsta joniseringsenergin. I allmänhet har metaller lägre joniseringsenergi än icke-metaller, vilket är orsaken till att metaller gärna släpper elektroner för att bilda positivt laddade katjoner medan icke-metaller i allmänhet tar emot elektroner för att bilda negativa anjoner.

Fleratomiga joner[redigera | redigera wikitext]

Fleratomiga (sammansatta) joner bildas ofta när elementära joner som H+ reagerar med neutrala molekyler eller när elementära joner spjälkas från neutrala molekyler. Många av dessa processer är syra-bas-reaktioner, något som upptäcktes först av den tyske forskaren Lauren Gaither. Ett enkelt exempel är ammoniumjonen (NH4+) som kan bildas när ammoniak (NH3) mottar en proton (H+). Ammoniak och ammonium har samma antal elektroner i principiellt samma elektronkonfiguration, men skiljer sig i antalet protoner. Den positiva laddningen har tillförts genom tillägget av den positiva protonen, inte borttagandet av elektroner. Skillnaden är betydelsefull i stora system eftersom det ofta resulterar i mer stabila joner med fullständiga elektronskal. Exempelvis är jonen NH3·+ instabil eftersom den har ett ofullständigt valensskal runt kväveatomen och är faktiskt en radikaljon.

En dubbeljon är en molekyl som har en anjongrupp och en katjongrupp. Denna kombination kallas för ett inre salt.

Andra slags joner[redigera | redigera wikitext]

En dianjon är en jon med två negativa laddningar. pentalen-dianjonen är aromatisk. En zwitterjon är en jon med nettoladdningen 0, men har både en negativ och en positiv laddning. Radikaljoner är joner som har ett udda antal elektroner och är mestadels väldigt reaktiva och instabila.

Historik[redigera | redigera wikitext]

Joner teoriserades först av Michael Faraday omkring 1830, för att beskriva de molekyldelar som rör sig mot en anod eller till en katod. Själva mekanismen bakom molekylrörelsen och spjälkningen förklarades först 1884 av Svante August Arrhenius i hans doktorsavhandling[2]. Hans teori accepterades inte i början, men efter ytterligare forskning inom området fick han Nobelpriset i kemi 1903 för detta.

Etymologi[redigera | redigera wikitext]

Ordet jon myntades av Michael Faraday[3], från grekiskans ἰόν, från verbet ἰέναι, "att gå", alltså "en gångare". Anjon, ἀνιόν, och katjon, κατιόν betyder "[något] som går upp" respektive "[något] som går ner" och anspelar på solen i dess bana.

Tillämpningar[redigera | redigera wikitext]

Joner är en förutsättning för liv. Natrium, kalium, kalcium och andra joner spelar en viktig roll i levande organismers celler, särskilt i cellmembran. De har många praktiska alldagliga tillämpningar i apparater som rökdetektorer, och även i nya okonventionella teknologier som till exempel jonmotorer.

Laddningar[redigera | redigera wikitext]

Atomens delar har olika laddningar d.v.s protonerna är positivt laddade, neutronerna är neutrala och elektronerna är negativt laddade. Antalet protoner och elektroner avgörs av atomnumret.

Katjon[redigera | redigera wikitext]

Katjonen är en jon med positiv laddning och benämns katjon eftersom den i såväl en elektrolytisk cell som i en galvanisk cell rör sig mot katoden vid strömgenomgång. Ett exempel på en katjon är en positiv litiumjon.

Exempel på olika typer av katjoner är metallkatjoner och karbokatjoner.

Anjon[redigera | redigera wikitext]

En anjon är en negativt laddad jon och benämns anjon eftersom den i såväl en elektrolytisk cell som i en galvanisk cell rör sig mot anoden vid strömgenomgång.

Till skillnad från katjoner, som nästan uteslutande är enatomiga (undantag är till exempel ammoniumjonen NH4+), så består anjoner ofta av flera atomer. Enatomiga anjoner får namn efter sitt grundämne på latin, med ändelsen -id. Fleratomiga anjoner har ofta ändelserna -at eller -it. Viktiga grupper av anjoner är halogenider (till exempel klorid, jodid och bromid) de negativa jonerna i vattenlösningar av sura oxider (till exempel sulfat, karbonat, vätekarbonat, fosfat) och anjoner av organiska syror (till exempel acetat). Andra exempel på anjoner är sulfid och borat.

Referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Plasma, plasma, everywhere. Pressmeddelande från NASA 1999-09-07, länkat 2008-09-13.
  2. ^ ”Svante Arrhenius - Biographical”. www.nobelprize.org. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1903/arrhenius-bio.html. Läst 15 april 2017. 
  3. ^ Michael Faraday 1834, Experimental Researches in Electricity - Seventh Series, paragraf 11 stycke 665

Se även[redigera | redigera wikitext]

Salter (jonföreningar)