3. Ioniyhdiste
Ionin muodostuminen
Ionit muodostuvat alkuaineista kahdella tavalla: luovuttamalla uloimpia elektronejaan pois tai vastaanottamalla niitä lisää. Alkuaineen tavoitteena on päästä oktettiin, jolloin alkuaine on muuttunut positiiviseksi tai negatiiviseksi ioniksi (ei sovellu jalokaasuihin).
Alkuaineatominen rakenne määrää sen, millainen ioni alkuaineesta muodostuu.
Alkuaineatominen rakenne määrää sen, millainen ioni alkuaineesta muodostuu.
Metalliatomit ja niiden ionit
Tarkastellaan alkuainetta natrium. Sen järjestysluku on 11 ja se kuuluu ensimmäiseen pääryhmään eli alkalimetalleihin. Natriumilla on alkuaineena 11 protonia ytimessä ja 11 elektronia kuorillaan. Atomin on siis ulkoisesti varaukseton. Elektronit jakautuvat sisäkuorelta alkaen järjestyksessä 2, 8, 1 eli uloimmalla kuorella on 1 elektroni eli ulkoelektroni.
natriumin atomi Na
https://peda.net/id/257cc04b17f
Natrium saavuttaa helpoiten oktetin, mikäli se luovuttaa pois ainoan ulkoelektroninsa. Tämän jälkeen natriumilla on siis vain kaksi elektronikuorta. Ytimessä on edelleen 11 protonia, mutta elektroneja on vain 10. Atomi on siis muuttunut ioniksi, jolla on positiivinen sähkövaraus, koska rakenteessa on protoneja yksi kappale enemmän. Ionin kuva on esitetty alla.
natriumin ioni Na1+
https://peda.net/id/257c33f017f
Samaa periaatetta voidaan soveltaa muihin ensimmäisen pääryhmän alkuaineisiin, koska niillä kaikilla on uloimalla kuorellaan vain yksi ulkoelektroni. Siten kaikkien alkalimetallien ionien sähkövaraus on 1+, aivan kuten natriumilla.
Yleistys: metalleilla on uloimmalla kuorellaan 1-3 ulkoelektronia. Koska elektronien määrä on pieni, muodostavat metallin oktetin luovuttamalla uloimmat elektroninsa pois. Sisäkuoret ovat valmiiksi täynnä, jolloin myös oktetti saavutetaan. Metalli-ionien varaus on 1+. 2+ tai 3+ riippuen siitä, kuinka monta ulkoelektronia on luovutettu.
natriumin atomi Na
https://peda.net/id/257cc04b17f
Natrium saavuttaa helpoiten oktetin, mikäli se luovuttaa pois ainoan ulkoelektroninsa. Tämän jälkeen natriumilla on siis vain kaksi elektronikuorta. Ytimessä on edelleen 11 protonia, mutta elektroneja on vain 10. Atomi on siis muuttunut ioniksi, jolla on positiivinen sähkövaraus, koska rakenteessa on protoneja yksi kappale enemmän. Ionin kuva on esitetty alla.
natriumin ioni Na1+
https://peda.net/id/257c33f017f
Samaa periaatetta voidaan soveltaa muihin ensimmäisen pääryhmän alkuaineisiin, koska niillä kaikilla on uloimalla kuorellaan vain yksi ulkoelektroni. Siten kaikkien alkalimetallien ionien sähkövaraus on 1+, aivan kuten natriumilla.
Yleistys: metalleilla on uloimmalla kuorellaan 1-3 ulkoelektronia. Koska elektronien määrä on pieni, muodostavat metallin oktetin luovuttamalla uloimmat elektroninsa pois. Sisäkuoret ovat valmiiksi täynnä, jolloin myös oktetti saavutetaan. Metalli-ionien varaus on 1+. 2+ tai 3+ riippuen siitä, kuinka monta ulkoelektronia on luovutettu.
Epämetalliatomit ja niiden ionit
Tarkastellaan alkuainetta happi. Hapen järjestysluku on 8 ja se kuuluu happiryhmään sekä toiseen jaksoon. Hapella on alkuaineena 8 protonia ytimessä ja 8 elektronia kuorillaan. Atomi on siis ulkoisesti varaukseton. Elektronit jakautuvat sisäkuorelta alkaen järjestyksessä 2, 6 eli uloimmalla kuorella on kuusi elektronia eli 6 ulkoelektronia.
Hapen atomi O
https://peda.net/id/2571f05b17f
Happi saavuttaa helpoiten oktetin, mikäli se ottaa kaksi ulkoelektronia lisää. Tämän jälkeen hapella on elektronikuoret täynnä. Ytimessä on edelleen 8 protonia, mutta elektroneja on nyt 10. Atomi on siis muuttunut ioniksi, jolla on negatiivinen sähkövaraus, koska rakenteessa on elektroneja kaksi kappaletta enemmän. Ionin rakenne on esitetty alla.
hapen ioni O2-
https://peda.net/id/2571627017f
Samaa periaatetta voidaan soveltaa muihin kuudennen pääryhmän alkuaineisiin, koska niillä kaikilla on uloimalla kuorellaan kuusi ulkoelektronia. Siten kaikkien happiryhmän ionien sähkövaraus on 2-, aivan kuten hapella.
Yleistys: epämetalleilla on uloimmalla kuorellaan yleensä 5-8 ulkoelektronia. Koska elektronien määrä on suuri, muodostavat epämetallin oktetin ottamalla lisää elektroneja uloimmalle kuorelleen. Epämetalliatomit täyttävät siis vajaan kuorensa oktettiin. Epäetalli-ionien varaus on 1-, 2-, tai 3- riippuen siitä, kuinka monta ulkoelektronia on otettu lisää.
Hapen atomi O
https://peda.net/id/2571f05b17f
Happi saavuttaa helpoiten oktetin, mikäli se ottaa kaksi ulkoelektronia lisää. Tämän jälkeen hapella on elektronikuoret täynnä. Ytimessä on edelleen 8 protonia, mutta elektroneja on nyt 10. Atomi on siis muuttunut ioniksi, jolla on negatiivinen sähkövaraus, koska rakenteessa on elektroneja kaksi kappaletta enemmän. Ionin rakenne on esitetty alla.
hapen ioni O2-
https://peda.net/id/2571627017f
Samaa periaatetta voidaan soveltaa muihin kuudennen pääryhmän alkuaineisiin, koska niillä kaikilla on uloimalla kuorellaan kuusi ulkoelektronia. Siten kaikkien happiryhmän ionien sähkövaraus on 2-, aivan kuten hapella.
Yleistys: epämetalleilla on uloimmalla kuorellaan yleensä 5-8 ulkoelektronia. Koska elektronien määrä on suuri, muodostavat epämetallin oktetin ottamalla lisää elektroneja uloimmalle kuorelleen. Epämetalliatomit täyttävät siis vajaan kuorensa oktettiin. Epäetalli-ionien varaus on 1-, 2-, tai 3- riippuen siitä, kuinka monta ulkoelektronia on otettu lisää.
Pääryhmien ja ionien varauksien yhteys
Pääryhmän numero kuvaa alkuaineatomin uloimmalla kuorella olevien elektronien määrää. Pääryhmän numerosta on siten helppo päätellä ryhmän alkuaineiden ionien varaus.
Koska kaikilla saman pääryhmän alkuaineilla on sama määrä ulkoelektroneja, muodostavat atomit ionin samalla tavalla. Kaikilla saman pääryhmän alkuaineilla on siis sama ionivaraus.
Koska kaikilla saman pääryhmän alkuaineilla on sama määrä ulkoelektroneja, muodostavat atomit ionin samalla tavalla. Kaikilla saman pääryhmän alkuaineilla on siis sama ionivaraus.
Suolojen nimeäminen
Suola muodostuu niin, että metalli (kationi) reagoi epämetallin (anioni) tai epämetallien kanssa.
Joitakin ioneja ja niiden nimiä:
Suolat nimetään siten, että ensin kerrotaan metallin nimi sellaisenaan ja sitten kerrotaan epämetallin nimi, josta käytetään di-pääteistä tai tti-päätteistä muotoa.
Esimerkiksi
suola MgS on magnesiumsulfidi ja suola KI on kaliumjodidi
Joitakin ioneja ja niiden nimiä:
| litiumioni | Li+ | fluoridi-ioni | F- | |
| natriumioni | Na+ | kloridi-ioni | Cl- | |
| kaliumioni | K+ | bromidi-ioni | Br- | |
| hopeaioni | Ag+ | jodidi-ioni | I- | |
| lyijyioni | Pb2+ | oksidi-ioni | O2- | |
| magnesiumioni | Mg2+ | sulfidi-ioni | S2- | |
| kalsiumioni | Ca2+ | hydroksidi-ioni | OH- | |
| bariumioni | Ba2+ | sulfaatti-ioni | SO42- | |
| kupari-ioni | Cu2+ | karbonaatti-ioni | CO32- | |
| alumiini-ioni | Al3+ | fosfaatti-ioni | PO43- | |
| rautaioni | Fe2+ | nitraatti-ioni | NO3- |
Suolat nimetään siten, että ensin kerrotaan metallin nimi sellaisenaan ja sitten kerrotaan epämetallin nimi, josta käytetään di-pääteistä tai tti-päätteistä muotoa.
Esimerkiksi
suola MgS on magnesiumsulfidi ja suola KI on kaliumjodidi