Et ion er et atom eller et molekyl som er elektrisk ladet, enten negativt eller positivt.
NĂ„r et atom mister ett eller flere elektroner, blir det til et positivt ion (kation). NĂ„r et atom mottar ett eller flere elektroner, blir det til et negativt ion (anion). Hvis man har vanlig bordsalt (natriumklorid) i vann, lĂžser det seg opp til natrium-ioner (Na+) og klorid-ioner (Cl-).
NĂ„r et atom mister ett eller flere elektroner, blir det til et positivt ion (kation). NĂ„r et atom mottar ett eller flere elektroner, blir det til et negativt ion (anion).
Et positivt ion og et negativt ion kan danne en ionebinding. Et eksempel er natriumklorid (NaCl), ogsĂ„ kjent som bordsalt, som bestĂ„r av natriumioner (Na+) og kloridioner (Clâ).
Et salt bestĂ„r av kationer og anioner. Vanlig bordsalt bestĂ„r av natrium-ioner (Na+) og klorid-ioner (Clâ). Hvert natriumatom har avgitt ett elektron til ett kloratom, slik at begge har blitt elektrisk ladete. Et positivt ion og et negativt ion tiltrekker hverandre elektrisk og danner en ionebinding.
Ionene i et salt danner et gitter, ogsĂ„ kalt en krystall. I saltkrystallen er alle kationer (Na+) og anioner (Clâ) plassert regelmessig i forhold til hverandre i tre dimensjoner med annethvert kation og annethvert anion. PĂ„ denne mĂ„ten blir den elektriske tiltrekningen stĂžrst mulig, samtidig som frastĂžtingen blir sĂ„ liten som mulig. Ettersom mengden av de positive og negative ladningene er like store, er en saltkrystall elektrisk nĂžytral.
NĂ„r et salt lĂžses opp i vann, brytes ionebindingene og ionene frigjĂžres i lĂžsningen. Det kalles dissosiasjon. Vanlig bordsalt, natriumklorid, danner natriumioner (Na+) og kloridioner (Clâ) nĂ„r det lĂžses i vann. Na+ er da kationer, mens Cl- er anioner.
Dersom en slik saltlĂžsning plasseres i et elektrisk felt, som ved elektrolyse, vil de positivt ladete natriumionene (kationene) vandre mot den negative elektroden (katoden), mens de negativt ladde kloridionene (anionene) vil vandre mot den positive elektroden (anoden). Det er denne vandringen som har gitt opphavet til begrepet ion.
En rekke kjemiske forbindelser som syrer, baser og salter, dissosierer til ioner i vann. Natriumklorid dissosierer fullstendig:
\[\ce{NaCl -> Na^{+} + Cl^{-}}\]
Fullstendig dissosiasjon betyr at det i lĂžsningen ikke finnes noe natriumklorid. Alle atomene er lĂžst fra gitterstrukturen.
Sterke syrer, som saltsyre, dissosierer ogsÄ fullstendig til ionene H:
\[\ce{HCl -> H^{+} + Cl^{-}}\]
Svake syrer, som eddiksyre, dissosierer bare delvis:
\[\ce{CH3COOH -> H^{+} + CH3COO^{-}}\]
CH3COOâ-ionet kalles acetat, etter det latinske navnet for eddiksyre, acetum. Delvis dissosiasjon vil si at i lĂžsningen foreligger det bĂ„de eddiksyre og acetat.
En sterk base, som natriumhydroksid, dissosierer fullstendig:
\[\ce{NaOH -> Na^{+} + OH^{-}}\]
Rent vann (H2O) er meget svakt dissosiert i oksoniumioner (H3O+) og hydroksidioner (OHâ). Konsentrasjonen av \(\ce{H^{+}}\)-ionene er da 10-7 molar, det vil si at pH er 7.
Frie kationer i gassfasen dannes ved Ă„ tilfĂžre nĂžytrale forbindelser tilstrekkelig energi til at ett eller flere elektroner frigjĂžres, for eksempel:
\[\ce{Na + energi -> Na^{+} + e^{-}}\]
Energien tilfÞres da ved Ä bombardere natrium med energirike elektroner eller gjennom lys med tilstrekkelig kort bÞlgelengde. Frie anioner dannes pÄ lignende vis, men krever mindre energi. Noen molekyler og atomer har til og med den egenskapen at de danner anioner ved spontant Ä fange opp langsomme (termiske) elektroner.
Ved Ä analysere i hvilken grad frie ioner i et vakuumkammer avbÞyes i elektriske eller magnetiske felt, er det mulig Ä mÄle massen (vekten) av ionene. Dette prinsippet utnyttes innen massespektrometri, som er en viktig metode for bÄde kvalitativ og kvantitativ kjemisk analyse. En finner ellers frie ioner i for eksempel flammer, lysrÞr og i den ytre atmosfÊre (ionosfÊren).
Elektrokjemi er den del av kjemien som beskriver vekselvirkningen mellom elektrisitet og kjemisk forbindelser. Dette omfatter blant annet elektrolyse, korrosjon og batteriteknologi. Ved elektrolyse av en lĂžsning av natriumklorid vil det skje reduksjon ved katoden og oksidasjon ved anoden. Det betyr at natriumionene blir til uladd natrium-metall, mens kloridionene blir til uladd klorgass:
Katodereaksjon: \(\ce{Na+ + e^{-} -> Na}\)
Anodereaksjon: \(\ce{2Cl^{-} -> Cl2 + 2 e^{-}}\)
Denne prosessen er den motsatte av den naturlige, og krever tilfĂžrsel av energi. Energien tilfĂžres ved at det settes pĂ„ en elektrisk spenning mellom anoden og katoden. Anode og katode kalles med et fellesnavn elektroder. Reaksjoner der elektroner (eâ) inngĂ„r i reaksjonsligningen, sĂ„kalte elektrodereaksjoner eller halvreaksjoner, stĂ„r sentralt i elektrokjemien.
Utvikling av batteriteknologi har vÊrt et viktig forskningsomrÄde innen elektrokjemi siden slutten av 1700-tallet. I dag arbeides det mye med Ä finne frem til forbedrede batterityper, som litiumionbatterier og natriumionebatterier til bruk i elektronikk og til motordrift. NÄr en lader opp et litiumionbatteri vil Li+-ioner omdannes til litium-metall (Li), litt forenklet:
\[\ce{Li+ + e^{-} -> Li}\]
NĂ„r batteriet er i bruk vil det utlades:
\[\ce{Li ->Li+ + e^{-}}\]
Ioner spiller en stor rolle i fysiologiske prosesser i alle levende vesener. En riktig balanse mellom mengden av essensielle ioner som Na+, K+og Clâ bĂ„de inni cellene og mellom cellene og vĂŠsken som omgir cellene, er helt nĂždvendig for Ă„ opprettholde livsprosessene. Proteiner bĂŠrer mange elektriske ladninger, bĂ„de positive og negative, men de fleste har et overskudd av negative ladninger under fysiologiske forhold (pH nĂŠr 7). Transport av ioner skjer gjennom egne ionekanaler som Ă„pnes og stenges etter behov, styrt av cellenes signalsystemer.
Grunnlaget for elektrokjemien ble lagt av italienerne Luigi Galvani og Allesandro Volta helt pÄ slutten av 1700-tallet, og Volta konstruerte da det fÞrste batteriet. Michael Faraday innfÞrte begrepet 'ion' i 1834 da han studerte elektrolyse, som ogsÄ er et begrep innfÞrt av Faraday. Dissosiasjonsteorien stammer fra den svenske vitenskapsmannen Svante Arrhenius som forklarte den i en avhandling i 1884.
Kommentarer (2)
skrev Jakob Breyholtz
Hei, hvordan blir et ion dannet?
svarte Anne Eilertsen
Hei! Ioner dannes nÄr syrer, baser og salter blir lÞst opp i vann eller et annet lÞsemiddel (dissosiasjon). De kan ogsÄ for eksempel dannes pÄ grunn av ioniserende strÄling, som vi har egen artikkel om: https://snl.no/ioniserende_str%C3%A5ling
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktÞr svarer nÄr de kan. Det kan ta tid fÞr du fÄr svar.
Du mÄ vÊre logget inn for Ä kommentere.