Apakah ion, dan bagaimana anda meramalkan casnya?

Atom bersifat neutral, ion tidak

Atom mempunyai proton bercas positif dalam nukleusnya dan elektron bercas negatif di sekelilingnya. Dalam atom neutral, bilangannya sama, maka cas saling membatalkan. Atom natrium mempunyai 11 proton dan 11 elektron, maka casnya secara keseluruhan ialah sifar.

Dalam tindak balas kimia, nukleus tidak berubah, tetapi elektron boleh berpindah daripada satu atom kepada atom lain. Jika sesuatu atom akhirnya mempunyai bilangan elektron yang berbeza daripada proton, ia mempunyai cas keseluruhan dan dipanggil ion. Anda boleh mencari cas dengan satu penolakan: cas = proton − elektron.

Kation dan anion

Apabila sesuatu atom kehilangan elektron, ia mempunyai lebih banyak proton daripada elektron, maka casnya positif. Ion positif dipanggil kation. Natrium kehilangan 1 elektron: 11 proton − 10 elektron = +1, maka ion itu ialah Na⁺. Magnesium kehilangan 2 elektron: 12 proton − 10 elektron = +2, ditulis Mg²⁺.

Apabila sesuatu atom memperoleh elektron, ia mempunyai lebih banyak elektron daripada proton, maka casnya negatif. Ion negatif dipanggil anion. Klorin memperoleh 1 elektron: 17 proton − 18 elektron = −1, maka ion itu ialah Cl⁻. Oksigen memperoleh 2 elektron: 8 proton − 10 elektron = −2, ditulis O²⁻.

Untuk menulis cas, letakkan nombor dahulu dan tanda kedua, sebagai superskrip: Mg²⁺, bukan Mg⁺². Jika casnya 1, tinggalkan nombor itu, seperti dalam Na⁺ dan Cl⁻.

Mengapa atom memperoleh atau kehilangan elektron

Atom paling stabil dengan petala luar yang penuh, seperti gas adi. Elektron natrium tersusun 2, 8, 1. Melepaskan satu elektron luarnya meninggalkan 2, 8, susunan yang sama seperti neon. Memperoleh 7 elektron sebaliknya memerlukan tenaga yang jauh lebih banyak, maka natrium melepaskan 1.

Klorin tersusun 2, 8, 7. Memperoleh hanya 1 elektron memberikannya 2, 8, 8, sama seperti argon. Secara amnya, logam hanya mempunyai beberapa elektron luar dan cenderung melepaskannya, membentuk kation, manakala bukan logam mempunyai banyak elektron luar dan cenderung memperoleh lebih banyak lagi, membentuk anion.

Meramalkan cas daripada kumpulan

Bagi unsur kumpulan utama, jadual berkala memberitahu anda cas yang lazim. Logam kumpulan 1 membentuk ion +1 (Li⁺, Na⁺, K⁺), logam kumpulan 2 membentuk ion +2 (Mg²⁺, Ca²⁺) dan aluminium, dalam kumpulan 13, membentuk Al³⁺.

Di sebelah kanan, kira berapa banyak elektron yang diperlukan oleh setiap atom untuk mencapai 8. Unsur kumpulan 15 mempunyai 5 elektron luar dan memerlukan 3 lagi, maka ia membentuk ion −3 (N³⁻). Unsur kumpulan 16 memerlukan 2 lagi dan membentuk ion −2 (O²⁻, S²⁻), dan unsur kumpulan 17 memerlukan 1 lagi dan membentuk ion −1 (F⁻, Cl⁻, Br⁻). Gas adi sudah mempunyai petala penuh, maka casnya 0. Karbon dan silikon dalam kumpulan 14 biasanya berkongsi elektron dan bukannya membentuk ion ringkas.

Banyak logam peralihan boleh membentuk lebih daripada satu ion. Besi membentuk Fe²⁺ dan Fe³⁺, dan kuprum membentuk Cu⁺ dan Cu²⁺. Namanya menggunakan angka Rom untuk menunjukkan cas: besi(II) bermaksud Fe²⁺ dan besi(III) bermaksud Fe³⁺.

Menamakan ion dan menggabungkannya

Kation mengekalkan nama unsurnya: Na⁺ ialah ion natrium dan Ca²⁺ ialah ion kalsium. Anion satu atom menukar akhirannya kepada -ida: klorin menjadi klorida (Cl⁻), oksigen menjadi oksida (O²⁻), sulfur menjadi sulfida (S²⁻) dan nitrogen menjadi nitrida (N³⁻).

Dalam sesuatu sebatian, cas positif dan negatif mesti berjumlah sifar. Na⁺ dan Cl⁻ seimbang satu kepada satu, menghasilkan NaCl, garam meja. Kalsium klorida memerlukan dua ion Cl⁻ bagi setiap Ca²⁺, maka formulanya ialah CaCl₂. Aluminium oksida memerlukan dua ion Al³⁺ (+6 secara keseluruhan) dan tiga ion O²⁻ (−6 secara keseluruhan), maka ia ialah Al₂O₃.