7 أمثلة مهمة على الأيونات المشحونة تحتاج إلى معرفتها

الأيونات المشحونة أو الأيونات ببساطة هي أي ذرات أو مجموعة ذرات في جزيء بشحنة كهربائية صافية يمكن أن تكون موجبة أو سالبة بسبب إزالة الإلكترونات أو إضافتها إلى غلاف التكافؤ في المدارات و 7 مهم أمثلة الأيونات المشحونة، تصنيفاتهم تمت مناقشتها بالتفصيل.

1. H⁺ أو ح₃O⁺
2. أيونات تنتمي إلى معادن قلوية ومعادن أرضية قلوية مثل Na⁺K⁺ ، كاليفورنيا²⁺ ، مغ²⁺ ، سي إس⁺
3. الكاتيونات التي تنتمي إلى سلسلة معدنية انتقالية
4. الكربوهيدرات
5. الكربوهيدرات
6. الأكسجين في أشكال أكسيد الفائق والبيروكسيد
7. أيونات اللانثانم

1. H⁺ أو ح₃O⁺ :

أحد أهم أمثلة الأيونات المشحونة هو أ أيون الهيدرونيوم أو كاتيونات الهيدروكسونيوم تنتج عندما يطلق حمض أرهينيوس بروتونات في وسط مائي أو عندما يتحد البروتون مع H₂O لإعطاء جزيء H₃O⁺ الأيونات مثل H.⁺  لا تبقى الأيونات بمفردها في وسط مائي. تمت دراستها بشكل كبير لوظائفها المختلفة.

لديهم موصلية عالية جدا في المحلول بسبب آلية جروثوس. قدرة الجزيء ومدى إنتاجه H⁺  توفر الأيونات مقدار حموضتها.

في المركبات البلورية ، أيونات الهيدروكسونيوم H₃O⁺ ، ح₅O₂⁺ ، ح₇O₃⁺ ، ح₉O₄⁺ ، ح₁₄O₆²⁺ تم تمييزها.

هيكل: H.₃O⁺  هو هرم مسطح بينما هرم H.₅O₂⁺  هو نوع من البنية الخطية.

ومع ذلك ، فإن هياكل كاتيونات الهيدروكسونيوم الأخرى معقدة للغاية وتختلف مسافات O-H O اختلافًا كبيرًا.

ملاحظة:

آلية جروتوس: هي ظاهرة يتحرك من خلالها البروتون داخل المحلول بسرعة من خلال الترابط H بين H⁺ وH₂بعبارة أخرى ، هناك تبادل سريع للبروتون يؤدي إلى توصيل أعلى.

2. أيونات تنتمي إلى معادن قلوية ومعادن أرضية قلوية مثل Na⁺K⁺ ، كاليفورنيا²⁺ ، مغ²⁺ ، سي إس⁺ :

تتشكل هذه الأيونات أحادية الموجب بفقدان إلكترون واحد من مداراتها الخارجية في حالة الفلزات القلوية. وهي لا تشكل أيونات ثنائية التجاعيد حيث أن التكوين الذي تم الحصول عليه بعد فقد إلكترون غلاف التكافؤ هو تكوين غاز نبيل.

المعادن الأرضية القلوية تشكل أيونات ثنائية الموجبة بفقدان إلكترونين من إلكترونات التكافؤ. تتشكل لأن لديها طاقات تأين منخفضة لتحقيق الاستقرار. كما أن ميلها العالي لطاقة الذوبان يجعلها مستقرة من الناحية الديناميكية الحرارية.

Na +، K + تلعب الأيونات أهمية دور في العمليات البيولوجية مثل مضخة Na + / K + ، Mg2 + مطلوب للعديد من التفاعلات الأنزيمية مثل Na + -K + -ATPase ، فهو يحجب الكالسيوم لتسهيل استرخاء العضلات بعد الانقباض. كاليفورنيا²⁺ يستخدم لتوزيع الدم ، واسترخاء الخلايا العصبية ، وتنظيم نشاط ضربات القلب ، وما إلى ذلك ، Cs⁺ مشعة وعالية السمية ، فقد تم استخدامها في الكيمياء النووية.

3. الكاتيونات التي تنتمي إلى سلسلة معدنية انتقالية:

إنها تعرض نطاقًا واسعًا من حالات الأكسدة نظرًا لتوافر عدد قليل جدًا من إلكترونات التكافؤ في مداريها (n-1) d و ns والتي تكون أقل حماية من الإلكترونات الداخلية. لعبت هذه الأيونات دورًا مثل الحفز ، والأقطاب الكهربائية ، والطلاء الكهربائي ، والخامات.

crxnumx + الأيونات من عدد هائل ومتنوعة من المجمعات مثل ملح Reinecke ، تم استخدام هذا الملح مع أيون Cr3 + على نطاق واسع لترسيب الأمينات الأولية والثانوية ، لتحديد البرومازين.

Cr²⁺ هو أحد أقوى عوامل الاختزال في المحلول المائي. تي²⁺ تشكل لونًا أصفر برتقاليًا مكثفًا ومن ثم يمكن تحديدها باستخدام تحديد قياس الألوان ، حيث يتم استخدامها لتوصيل الجزيئات الحيوية الاصطناعية. الحديد²⁺ و Fe³⁺ يستخدم كزوجين الأكسدة والاختزال وهو المسؤول عن أكسدة الحديد تشكيل الصدأ.

4. الكربوهيدرات:

واحدة من أكثر مواضيع مهمة في الكيمياء العضوية. وهي مشحونة الكاتيونات مع +1 أو أكثر من +1 شحنة موجودة على ذرة كربون مرتبطة بثلاث ذرات أخرى فقط ، وبالتالي تترك إحدى ذراتها الرباعية فارغة. يحتوي على 6 إلكترونات مع مدار p فارغ وبالتالي يكتسب sp² التهجين مع الهندسة المستوية المثلثية.

الشكل والتهجين من + CR3 حيث R = H أو أي ذرات أخرى: المثال الشائع هو كاتيون الميثيل بشحنة +1.

5. الكربوهيدرات:

إنها محبة للكهرباء بطبيعتها ويمكن تشكيلها بواسطة التفاعل مع الفلزات القلوية والقلوية الأرضية عن طريق الانشطار غير المتجانس. هذا الأيون المشحون شائع ومهم للغاية الكيمياء غير العضوية.           

وهي تتبنى هيكلًا هرميًا مثلثًا يشبه NH مع احتلال الزوج الوحيد التكافؤ رباعي السطوح لتجنب التنافر بين السندات والأزواج المنفردة من الإلكترونات.

شكل وتهجين  ^-CR₃ حيث R = H أو أي ذرات أخرى: مشترك المثال هو أنيون الميثيل مع -1 تهمة.

6. الأكسجين في أشكال الأكسيد الفائق والبيروكسيد:

الأكسيد الفائق ، O₂^- ، هو جذر أكسجين حر مسؤول عن العديد من الوظائف البيولوجية غير المنتظمة. هذا الأنيون المتطرف مسؤول عن العبث البطيء للكائنات الحية. تلعب أنواع الأكسجين التفاعلية هذه أيضًا دورًا في آلية الأدوية المضادة للملاريا.

إنه ذو مغنطيسي متوسط ​​وينجذب بشكل ضعيف إلى المجال المغناطيسي. بيروكسيد ، O₂^- ، هو ثنائي مغناطيسي لأنه يحتوي على إلكترونات مقترنة.

ترتيب السندات من أيون الأكسيد الفائق 1.5 مع طول رابطة أصغر ويشكل مركبات بيروكسيد أكثر استقرارًا مع عناصر أكثر حساسية للكهرباء ، وترتيب رابطة البيروكسيد هو 1 مع طول رابطة أكبر.

لديهم تطبيقات واسعة في الكيمياء الطبية. يتم استخدامها مثل بيروكسيد الهيدروجين. ومع ذلك ، تتحلل البيروكسيدات تحت أشعة الشمس ويجب حفظها في المناطق المظلمة.

7. أيونات اللانثانم:

هم في الغالب يشكلون الكاتيونات الثلاثية بسبب قيمتها Zeff ومستويات الطاقة المتقاربة. هم أحماض لويس صلبة مستقرة و تقليل الوكلاء. أنها تشكل مجموعة واسعة من المجمعات التي تستخدم كمحفزات متجانسة للتطبيقات الصناعية. على سبيل المثال La3 +، Ln3 +، Eu 3+.

يتم استخدامها في البطاريات وأجهزة الإلكترونيات الضوئية والموصلات الفائقة ووقود الصواريخ ودراسة الطاقة النووية والترانزستورات وما إلى ذلك.

تصنيف الأيونات المشحونة :

• الأنواع / الأنيونات المشحونة أنيونات - تحمل هذه الأيونات المشحونة حجم شحنة سالبة بشكل عام. تتشكل بسبب إضافة إلكترونات إضافية في غلاف التكافؤ والتي تفوقت على البروتونات الموجودة في نواة النظام / الأنواع. بشكل عام ، تُظهر اللافلزات ميلًا لاكتساب الإلكترونات ، غالبًا أسفل المجموعة وعبر الجانب الأيمن من الفترة. أمثلة شائعة: Cl^-  ، بر^- ، و₂^- ، وبالتالي₄^2- وما إلى ذلك.

• الأنواع / الكاتيونات المشحونة الكاتيونية - تحمل شحنة موجبة إجمالية بسبب فقدان الإلكترونات من غلاف التكافؤ ، لكن عدد البروتونات يظل كما هو في النواة. تظهر الفلزات القلوية ، الفلزات القلوية الترابية ، عناصر الانتقال المبكرة هذا الاتجاه. أمثلة شائعة: Na⁺ ، كاليفورنيا²⁺ ، مغ²⁺ زئبق⁺ زئبق²⁺ ، الزنك²⁺ ، نه₄⁺ ، ح₃O⁺ وما إلى ذلك.

ملحوظة: يمكن أن يكون أيون متعدد الذرات أو أيون أحادي الذرة. يمكن أن يكون حجم الشحنة أكبر أو أقل من الصفر ولكنه لا يساوي الصفر أبدًا لأن التعريف الكامل للأيونات المشحونة يكمن في الحجم الموجب أو السالب للشحنة.

الخلاصة:

تمت مناقشة أهم 7 أمثلة على الأيونات المشحونة والتي تم تصنيفها على نطاق واسع على أنها أيونات H + أو H3O + ، والمعادن القلوية وأيونات المعادن الأرضية القلوية مثل Na + ، K + ، Ca2 + ، معدن إنتقالي الأيونات المتسلسلة ، الكربونات ، الكربونات ، الأكسيد الفائق ، البيروكسيد ، أيونات اللانثانم.