الأيون عبارة عن ذرة أو جزيء يحمل شحنة كهربائية، ويكون هذا عن طريق إما إكتساب إلكترونات فيكون عدد الإلكترونات أكبر من عدد البروتونات وبالتالي يتكون أيون سالب الشحنة، أو يفقد الجزئ أو الذرة الإلكترونات وبالتالي يكون عدد البروتونات أكبر من عدد الإلكترونات وبالتالي يتكون أيون موجب.

طريقة تكون الأيونات

يوجد نوعان من الأيونات، وهما:

وهو عبارة عن أيون موجب، وفي الغالب يكون من الفلزات، حيث تفقد الذرات إلكترونات، فتتحول من حالة التعادل التي يكون فيها عدد الإلكترونات مساوي لعدد البروتونات للحالة الموجبة حيث تفقد الذرات إلكترونات فيصبح عدد البروتونات أعلى من عدد الإلكترونات، وتكتسب الذرة شحنة موجبة مساوية لعدد الإلكترونات التي فقدتها، فلو فقدت إلكترون واحد تصبح الشحنة +1، ولو فقدت عدد 2 إلكترون تصبح الشحنة +2.

ومن أمثلة تكون الكاتيون ما يلي:

1-  Na → Na⁺ + e

في هذه المعادلة تفقد ذرات الصوديوم إلكترون واحد فتتحول لأيون موجب أي كاتيون، وتحمل شحنة موجبة واحدة.

2-  Sn → Sn⁴⁺ + 4e

في هذه المعادلة يفقد القصدير أربع إلكترونات فيتحول من الحالة المتعادلة لكاتيون موجب، يكون فيه عدد البروتونات أكبر من عدد الإلكترونات بأربع شحنات، وبالتالي يحمل القصدير شحنة +4.

3- Al → Al³⁺ + 3e

وفي حالة الألومنيوم تفقد ذرات الألومنيوم ثلاث إلكترونات وبالتالي يصبح عدد الإلكترونات السالبة أقل من عدد البروتونات الموجبة بمقدار 3 شحنات ويتحول لأيون موجب الشحنة.

عبارة عن أيون سالب الشحنة، حيث تكتسب الذرات إلكترونات وبالتالي يصبح عدد الإلكترونات السالبة أكثر من عدد البروتونات الموجبة، وبالتالي تتحول الذرة من الوضع المتعادل لوضع الأنيون السالب الشحنة، وهذا في الغالب يحدث للافلزات، وتحمل الذرة شحنة مساوية لعدد الإلكترونات التي إكتسبتها، فلو إكتسب إلكترون واحد تصبح -1، ولو إكتسبت 2 إلكترون صبح -2، وهكذا.

وفي هذه المعادلة تكتسب ذرات الكلور إلكترون واحد فيصبح عدد الإكلترونات السالبة أكثر من عدد البروتونات الموجبة بمقدار إلكترون واحد فيصبح الكلور أيون سالب الشحنة.

2- S + 2e⁻ → S⁻²

في معادلة الكبريت تكتسب ذرات الكبريت عدد 2 إلكترون، وبالتالي يصبح عدد الإلكترونات السالبة أكثر من عدد البروتونات الموجبة بمقدار 2 إلكترون، فيتحول الكبريت من الحالة المتعادلة لأنيون سالب الشحنة كما هو موضح في المعادلة أعلاه.

تطبيقات تعتمد على الأيونات

يوجد العديد من التطبيقات الحياتية التي تعتمد على خواص الأيونات وطريقة تكونها، ومن هذه التطبيات ما يلي:

وهو عبارة عن كلوريد الصوديوم، حيث أن الكلور يكتسب إلكترون واحد ويتحول لأيون سالب الشحنة، وهذا الإلكترون يكتسبه من ذرات الصوديوم التي تفقد إلكترون وتصبح ذراتها تحمل شحنة موجبة، وملح الطعام يوضح خواص هذه المركبات ، حيث أن الكلور وحده عبارة عن مادة سامة، والصوديوم وحده عبارة عن مادة ضارة على الصحة العامة، ولكن تفاعل الإثنان معا يحولهم لمادة أمنة على الصحة العامة ولا تمثل أي ضرر.

وهذا المركب يتكون نتيجة لإلنتقال الإلكترونات من ذرات الكالسيوم لذرات الكلور، فيصبح الكالسيوم موجب الشحنة والكلور سالب الشحنة، ولكلوريد الكالسيوم العديد من الإستخدامات في الحياة اليومية، حيث يدخل في صناعة الأدوية التي تمد الجسم بالكالسيوم في حالة نقصه فيقوم بتقوية العظام، كما يستخدم في تقوية التربة وتحسين حالتها، ويدخل في عملية الطباعة وتثبيت الألوان.

حيث أنه في حتى تتكون هذه المادة تفقد ذرات المغنسيوم عدد 2 إلكترون وتقوم ذرات الأكسجين بإكتسابها، فيتكون أكسيد الماغنسيوم والذي يستخدم في صناعة الأدوية التي تستخدم كمكملات غذائية، ويدخل هذا المركب أيضا في صناعة الزجاج وفي صناة الأسمنت وبعض السبائك.

وفي هذا المركب تنتقل الإلكترونات من البوتاسيوم إلى البروميد، ويستخدم هذا المركب في صناعة الأوراق كما يدخل في صناعة الأدوية التي تستخدم في علاج الصرع عند الحيوانات، كما كان يستخدم قديما في صناعة أفلام التصوير.

خواص المركبات الأيونية

لهذه المركبات بعض الخواص المميزة منها، والتي تجعلها مختلفة عن باقي المركبات الأخرى، ومن هذه الخواص ما يلي:

– لكل مركب أيوني شكل بلوري مميز له، حيث تكون بلورات منتظمة، ويختلف شكلها من مركب لأخر.

– في الحالة الصلبة لا تكون موصلة للكهرباء، ولكن هذه المركبات تذوب في الماء والمذيبات القطبية بسهولة فتكون محلول شديد التوصيل للكهرباء، حيث أن مثل هذه المركبات مثل كلوريد الصوديوم تتفكك في الماء في صورة أيونات.

– تحتاج لدرجة حرارة عالية حتى تنصهر أو تغلي، حيث أن الرابط بين الذرات رابط قوي جدا ومن الصعب تفكيكه، ولهذا يحتاج لإستهلاك قدر كبير من الطاقة حتى يتم تفكيك ذراتها ويتم فك الترابط بينها.

– تذوب بسهولة كبيرة وبسرعة شديدة في المذيبات القطبية، ولكنها عديمة الذوبان في المذيبات الغير قطبية.