Описание катионов и анионов в химии, их примеры, таблица растворимости

Таблица растворимости

В волшебном мире химии возможно любое превращение. Например, можно получить безопасное вещество, которым часто пользуются в быту, из нескольких опасных. Подобное взаимодействие элементов, в результате которого получается однородная система, в которой все вещества, вступающие в реакцию, распадаются на молекулы, атомы и ионы, называется растворимость. Для того чтобы разобраться с механизмом взаимодействия веществ, стоит обратить внимание на

таблицу растворимости

.

...

Вконтакте

Facebook

Google+

Мой мир

Показатели растворимости в воде

Показатели растворимости в воде

Таблица, в которой показана степень растворимости, является одним из пособий для изучения химии. Те, кто постигают науку, не всегда могут запомнить, как определённые вещества растворяются, поэтому под рукой всегда следует иметь таблицу.

Она помогает при решении химических уравнений, где участвуют ионные реакции. Если результатом будет получение нерастворимого вещества, то реакция возможна. Существует несколько вариантов:

  • Вещество хорошо растворяется;
  • Малорастворимо;
  • Практически не растворяется;
  • Нерастворимо;
  • Гидрализуется и не существует в контакте с водой;
  • Не существует.

Это интересно: металлы и неметаллы в периодической таблице Менделеева.

Электролиты

Это растворы или сплавы, проводящие электрический ток. Электропроводность их объясняется мобильностью ионов. Электролиты можно поделить на 2 группы:

  1. Сильные. Растворяются полностью, независимо от степени концентрации раствора.
  2. Слабые. Диссоциация проходит частично, зависит от концентрации. Уменьшается при большой концентрации.

Теория электролитической растворимости

Теория электролитической растворимости в химии

Во время растворения электролиты диссоциируют на имеющие разный заряд ионы: положительные и отрицательные. При воздействии тока положительные ионы направляются в сторону катода, тогда как отрицательные в сторону анода. Катод – положительный заряд, анод – отрицательный. В итоге происходит движение ионов.

Одновременно с диссоциацией проходит противоположный процесс – соединение ионов в молекулы. Кислоты – это такие электролиты, при распаде которых образуется катион – ион водорода. Основания – анионы – это гидроксид ионы. Щелочи – это основания, которые растворяются в воде. Электролиты, которые способны образовывать и катионы и анионы, называются амфотерными.

Ионы

Это такая частица, в которой больше протонов или электронов, он будет называться анион или катион, в зависимости от того, чего больше: протонов или электронов. В качестве самостоятельных частиц они встречаются во многих агрегатных состояниях: газах, жидкостях, кристаллах и в плазме. Понятие и название ввёл в обиход Майкл Фарадей в 1834 году. Он изучал воздействие электричества на растворы кислот, щелочей и солей.

Простые ионы несут на себе ядро и электроны. Ядро составляет почти всю атомную массу и состоит из протонов и нейтронов. Количество протонов совпадает с порядковым номером атома в периодической системе и зарядом ядра. Ион не имеет определённых границ из-за волнового движения электронов, поэтому невозможно измерить их размеры.

Отрыв электрона от атома требует, в свою очередь, затрат энергии. Она называется энергия ионизации. Когда присоединяется электрон, происходит выделение энергии.

Катионы

Это частицы, носящие положительный заряд. Могут иметь разную величину заряда, например: Са2+ — двузарядный катион, Na+ — однозарядный катион. Мигрируют к отрицательному катоду в электрическом поле.

Анионы

Это элементы, имеющие отрицательный заряд. А также обладает различным количеством величины зарядов, например, CL- — однозарядный ион, SO42- — двухзарядный ион. Такие элементы входят в состав веществ, обладающих ионной кристаллической решёткой, в поваренной соли и многих органических соединениях.

  • Натр​ий. Щелочной металл. Отдав один электрон, находящийся на внешнем энергетическом уровне, атом превратится в положительный катион.
  • Хлор. Атом этого элемента принимает на последний энергетический уровень один электрон, он превратится в отрицательный хлорид анион.
  • Поваренная соль. Атом натрия отдаёт электрон хлору, вследствие этого в кристаллической решётке катион натрия окружён шестью анионами хлора и наоборот. В результате такой реакции образуется катион натрия и анион хлора. Благодаря взаимному притяжению формируется хлорид натрия. Между ними образуется прочная ионная связь. Соли — это кристаллические соединения с ионной связью.
  • Кислотный остаток. Это отрицательно заряженный ион, находящийся в сложном неорганическом соединении. Он встречается в формулах кислот и солей, стоит обычно после катиона. Практически для всех таких остатков есть своя кислота, например, SO4 – от серной кислоты. Кислот некоторых остатков не существует, и их записывают формально, но они образуют соли: фосфит ион.

Химия – наука, где возможно творить практически любые чудеса. Катион вы можете узнать по ссылке.

Наверняка, каждому из читателей доводилось слышать такие слова, как «плазма», а также «катионы и анионы», это довольно интересная тема для изучения, которая в последнее время довольно прочно вошла в повседневную жизнь. Так, в быту широкое распространение получили так называемые плазменные дисплеи, которые прочно заняли свою нишу в различных цифровых устройствах – начиная от телефонов и заканчивая телевизорами. Но что такое плазма, и какое применение она находит в современном мире? Давайте попробуем ответить на этот вопрос.

Агрегатные состояния вещества

Еще с малых лет, в начальной школе рассказывали о том, что существует три состояния вещества: твердое, жидкое, а также газообразное. Повседневный опыт показывает, что это действительно так. Мы можем взять немного льда, растопить его, а затем испарить – все довольно логично.

Важно! Существует четвертое базовое состояние вещества, называемое плазмой.

Однако, прежде чем ответить на вопрос: что же это такое, давайте вспомним школьный курс физики и рассмотрим строение атома.

Катионы и анионыВ 1911 году физиком Эрнстом Резерфордом, после долгих исследований, была предложена так называемая планетарная модель атома. Что же она собой представляет?

По результатам его опытов с альфа-частицами, стало известно, что атом является неким аналогом солнечной системы, где уже ранее известные электроны играли роль «планет», вращаясь вокруг атомного ядра.

Это интересно! Как самостоятельно определить валентность по таблице

Данная теория стала одним из наиболее значимых открытий в физике элементарных частиц. Но на сегодняшний день она признана устаревшей, а ей на замену принята другая, более совершенная, предложенная Нильсом Бором. Еще позднее, с появлением нового ответвления науки, так называемой квантовой физики, была принята теория корпускулярно-волнового дуализма.

В соответствие с ней, большинство частиц одновременно являются не только частицами, но и электромагнитной волной. Таким образом, невозможно на 100% точно указать, в каком месте находится электрон в определенный момент. Имеется возможность лишь предположить, где он может быть. Подобные «допустимые» границы впоследствии получили название орбиталей.

Как известно, электрон обладает отрицательным зарядом, в то время как протоны, находящиеся в ядре, – положительным. Так как число электронов и протонов равно, то атом обладает нулевым зарядом, или же, – электрически нейтрален.

Это интересно! Что такое ковалентная связь – полярная и неполярная

При различных внешних воздействиях атом получает возможность, как терять электроны, так и приобретать их, при этом меняя свой заряд на положительный или отрицательный, становясь при этом ионом. Таким образом, ионы представляют собой частицы с ненулевым зарядом – будь то ядра атомов, или оторванные электроны. В зависимости от заряда, положительного или отрицательного, ионы называются катионами и анионами соответственно.

Катионы и анионыКакие воздействия могут привести к ионизации вещества? К примеру, этого можно добиться с помощью нагрева. Однако в лабораторных условиях сделать это практически невозможно – оборудование не выдержит таких высоких температур.

Другой не менее интересный эффект можно наблюдать в космических туманностях. Подобные объекты чаще всего состоят из газа. Если поблизости имеется звезда, то ее излучение может ионизировать вещество туманности, в результате чего оно уже самостоятельно начинает излучать свет.

Глядя на эти примеры, можно ответить на вопрос о том, чем является плазма. Итак, ионизируя определенный объем вещества, мы заставляем атомы отдать свои электроны и приобрести положительный заряд. Свободные электроны, обладая отрицательным зарядом, могут либо остаться свободными, либо же присоединиться к другому атому, тем самым изменив его заряд на положительный. Так вещество никуда не уходит, а число протонов и электронов так и остается равным, оставляя плазму электрически нейтральной.

Это интересно! Основные факторы влияющие на скорость химической реакции

Роль ионизации в химии

Катионы и анионыМожно с уверенностью сказать, что химия – это, по сути, прикладная физика. И хотя данные науки занимаются изучением совершенно разных вопросов, но законы взаимодействия вещества в химии никто не отменял.

Как было описано выше, электроны имеют свои строго определенные места – орбитали. Когда атомы образуют какое-либо вещество, то они, сливаясь в группу, также «делятся» своими электронами с соседями. И хотя молекула остается электрически нейтральной, одна ее часть может представлять собой анион, а другая катион.

Это интересно! Что такое алканы: строение и химические свойства

За примером далеко ходить не требуется. Для наглядности можно взять всем известную соляную кислоту, она же хлороводород – HCL. Водород в данном случае будет обладать положительным зарядом. Хлор же в данном соединении является остатком и называется хлоридом – тут он имеет заряд отрицательный.

На заметку! Довольно легко выяснить какими свойствами обладают те или иные анионы.

Таблица растворимости покажет, какое вещество хорошо растворяется, а какое сразу же вступает во взаимодействие с водой.

Полезное видео: катионы и анионы

Вывод

Мы выяснили, что представляет собой ионизированное вещество, каким законам подчиняется, и какие процессы за этим стоят.

В предыдущей части мы ввели несколько новых понятий, таких как:

Металлические свойства - способность атомов химических элементов отдавать электроны.
Неметаллические свойства - способность атомов химических элементов эти электроны принимать.
Ионная связь - химическая связь, образованная за счёт электростатических сил взаимного притяжения между катионами металлов и анионами неметаллов (в этой работе наша задача ответить на вопрос о том, что такое катионы и анионы)
Ионная связь - тип химической связи, характерный для соединений металлов (Ме) с неметаллами (неМе)
Ионная связь - тип химической связи, характерный для соединений металлов (Ме) с неметаллами (неМе)

Попробуем сделать отсюда несколько выводов: почему связь между металлами и неметаллами называется ионной? Наверное, потому что непосредственное отношение к делу имеют некие частицы, которые мы будем называть ионами? Конечно.

Ионы - это заряженные частицы вещества

Посмотрите, на рисунке выше атом в ходе отдачи либо принятия электрона(ов) становится ионом. Хм. Мы знаем, что атом - электронейтральная частица. Что же это получается, что в ходе отдачи либо принятия электронов атом приобретает заряд? Верно!

Попробуем в этом разобраться. Атом электронейтрален прежде всего по той причине, что число отрицательно заряженных частиц в атоме, то есть электронов, чей заряд мы условно принимаем равным -1, равно числу положительно заряженных частиц, то есть протонов, чей заряд мы условно принимаем равным +1, и суммарный заряд атома оказывается равен нулю (об этом здесь). Если же атом отдаёт или принимает электроны, то баланс нарушается, и электроотрицательных частиц в атоме, электронов, становится либо меньше, чем протонов, либо больше, в результате чего суммарный заряд частицы вещества окажется отличным от нуля! То есть, в качестве итога мы будем иметь дело уже не с атомом, а с ионом.

 Ионы бывают положительными и отрицательными
Ионы бывают положительными и отрицательными

С этого момента мы будем работать по следующей простой схеме:

1) Число электронов равно числу протонов - атом.

2) Число электронов меньше, чем число протонов - положительный ион.

3) Число электронов больше, чем число протонов - отрицательный ион.

Почему так? Дело в том, что атом, отдавая электроны, оказывается в ситуации, когда число протонов в ядре начинает преобладать над числом электронов, то есть, суммарный положительный заряд атома начинает превышать суммарный отрицательный заряд атома, что означает, что атом стал положительным ионом. И наоборот.

Символичное изображение процесса отдачи и принятия электронов
Символичное изображение процесса отдачи и принятия электронов

Замыкаем сюжетную линию.

Если, во-первых, атомы металлов, проявляя металлические свойства, отдают электроны, а мы знаем, что атомы, отдавая электроны, становятся положительными ионами, если, во-вторых, атомы неметаллов, проявляя неметаллические свойства, принимают электроны, а мы знаем, что атомы, принимая электроны, становятся отрицательными ионами, то понятие об ионной связи, как об электростатических силах удерживающих между собой катионы металлов и анионы неметаллов, открывается для нас в новом свете:

Катионы - это и есть положительные ионы
Анионы - это и есть отрицательные ионы
Катиончик  (+) , аниончик (-)
Катиончик (+) , аниончик (-)

В следующей части мы научимся по таблице Менделеева отличать металлы от неметаллов, что вне всяких сомнений нужно было сделать гораздо раньше. Но, как известно, лучше поздно, чем никогда.

Спасибо. Пока.

Добавить комментарий