7 importanti esempi di ioni caricati che devi conoscere

Gli ioni carichi o semplicemente gli ioni sono qualsiasi atomo o gruppo di atomi in una molecola con una carica elettrica netta che può essere positiva o negativa a causa della rimozione di elettroni o dell'aggiunta di elettroni al guscio di valenza degli orbitali e 7 importanti esempi di ioni carichi, le loro classificazioni sono discusse in dettaglio.

1. H⁺ o H₃O⁺
2. Ioni appartenenti a metalli alcalini e metalli alcalino terrosi come Na⁺, K⁺ , Ca²⁺ , Mg²⁺ , Cs⁺
3. Cationi appartenenti alla serie dei metalli di transizione
4. Carbocationi
5. Carbanioni
6. Ossigeno in superossido, forme di perossido
7. Ioni di lantanio

1. H⁺ o H₃O⁺ :

Uno degli esempi più importanti di ioni carichi è a ione idronio o cationi idroxonio sono prodotti quando l'acido di Arrhenius rilascia protoni in mezzo acquoso o quando un protone si combina con H₂O molecola per dare H₃O⁺ ioni come H⁺  gli ioni non rimangono soli in mezzo acquoso. Sono altamente studiati per le loro diverse funzionalità.

Hanno una conduttanza in soluzione molto elevata grazie al meccanismo di Grotthuss. La capacità di una molecola e in che misura produce H⁺  gli ioni forniscono la grandezza della loro acidità.

Nei composti cristallini gli ioni idroxonio H₃O⁺ , H₅O₂⁺ , H₇O₃⁺ , H₉O₄⁺ , H₁₄O₆²⁺ sono stati caratterizzati.

Struttura di: H₃O⁺  è una piramide piatta mentre quella di H₅O₂⁺  è una specie di struttura lineare.

Tuttavia, le strutture di altri cationi idroxonio sono piuttosto complicate e le distanze O—HO differiscono considerevolmente.

Nota:

Meccanismo di Grotthuss: è un fenomeno per cui un protone si muove rapidamente all'interno della soluzione attraverso il legame H tra l'H⁺ e H₂O. In altre parole, c'è un rapido scambio di protoni con conseguente maggiore conduzione.

2. Ioni appartenenti a metalli alcalini e metalli alcalino terrosi come Na⁺, K⁺ , Ca²⁺ , Mg²⁺ , Cs⁺ :

Questi ioni monopositivi si formano perdendo un elettrone dai loro orbitali più esterni in caso di metalli alcalini. Non formano ioni dipositivi in ​​quanto la configurazione ottenuta dopo aver perso l elettrone del suo guscio di valenza è quella di una configurazione di gas nobile.

Metalli alcalino terrosi forma ioni dipositivi perdendo due dei suoi elettroni di valenza. Si formano perché hanno basse energie di ionizzazione per raggiungere la stabilità. Inoltre, la loro elevata tendenza all'energia di solvatazione li rende stabilizzati termodinamicamente.

Na+, K+ gli ioni giocano un ruolo importante ruolo nei processi biologici come pompa Na+ / K+, Mg2+ è richiesto per molte reazioni enzimatiche come Na+-K+-ATPasi, blocca il calcio per un facile rilassamento dei muscoli dopo la contrazione. Circa²⁺ è usato per far circolare il sangue, rilassare le cellule nervose, regolare l'attività del battito cardiaco ecc., Cs⁺ è radioattivo e altamente tossico, sono stati utilizzati nella chimica nucleare.

3. Cationi appartenenti alla serie dei metalli di transizione:

Mostrano un'ampia gamma di stati di ossidazione a causa della disponibilità di un certo numero di elettroni di valenza nei loro orbitali (n-1)d e ns che sono meno schermati dagli elettroni più interni. Questi ioni hanno svolto il ruolo di catalisi, elettrodi, galvanica, minerali.

crxnumx + ioni da un enorme numero e varietà di complessi come il sale di Reinecke, questo sale con ione Cr3+ era ampiamente usato per precipitare ammine primarie e secondarie, per la determinazione della promazina.

Cr²⁺ è uno dei più potenti agenti riducenti in soluzione acquosa. Ti²⁺ forma un colore giallo-arancio intenso quindi possono essere identificati mediante determinazione colorimetrica, sono utilizzati per il rilascio di biomolecole sintetiche. Fe²⁺ e Fe³⁺ è usato come coppia redox ed è responsabile dell'ossidazione del ferro che forma ruggine.

4. Carbocationi:

Uno dei più importanti argomenti di chimica organica. Sono cationi carichi con +1 o più di +1 carica residente sull'atomo di carbonio che è legato solo ad altri tre atomi lasciando così uno dei suoi tetravalenza vuoto. Contiene 6 elettroni con un orbitale p vuoto acquisendo così sp² ibridazione con geometria planare trigonale.

Forma e ibridazione di +CR3 dove R= H o qualsiasi altro atomo: Esempio comune è un catione metilico con carica +1.

5. carboni :

Sono di natura elettrofila e possono essere formati da reazione con metalli alcalini e alcalino terrosi mediante fissione eterolitica. Questo ione carico è estremamente comune e importante chimica inorganica.           

Adotta una struttura piramidale trigonale simile a NH con la coppia solitaria che occupa la valenza tetraedrica per evitare la repulsione tra il legame e le coppie solitarie di elettroni.

Forma e ibridazione di  ^-CR₃ dove R= H o qualsiasi altro atomo: Comune esempio è un anione metilico con -1 carica.

6. Ossigeno in superossido, forme di perossido:

Superossido, O₂^- , è un radicale libero dell'ossigeno responsabile di molte funzioni biologiche irregolari. Questo anione radicale è responsabile della lenta manomissione degli esseri viventi. Queste specie reattive dell'ossigeno svolgono anche un ruolo di azione nel meccanismo dei farmaci antimalarici.

È paramagnetico ed è debolmente attratto dal campo magnetico. Perossido, O₂^- , è diamagnetico in quanto contiene elettroni accoppiati.

Ordine obbligazionario di ione superossido è 1.5 con una lunghezza del legame inferiore e forma composti di perossido più stabili con più elementi elettropositivi, e quello dell'ordine di legame del perossido è 1 con una lunghezza di legame maggiore.

Hanno ampie applicazioni nella chimica medicinale. Sono usati come perossido di idrogeno. I perossidi, tuttavia, si decompongono alla luce del sole e devono essere conservati in aree buie.

7. Ioni di lantanio:

Per lo più formano cationi tripositivi a causa del loro valore Zeff e dei livelli di energia ravvicinati. Sono acidi lewis duri stabili e agenti riducenti. Formano un'ampia gamma di complessi che vengono utilizzati come catalizzatori omogenei per applicazioni industriali. Es. La3+ , Ln3+ , Eu 3+ .

Sono utilizzati in batterie, dispositivi optoelettronici, superconduttori, carburante per razzi, studi sull'energia nucleare, transistor ecc.

Classificazione degli ioni carichi :

• Specie/anioni caricati anionici – Questi ioni carichi portano una magnitudine di carica negativa complessiva. Si formano a causa dell'aggiunta di elettroni extra nei gusci di valenza che hanno superato i protoni presenti nel nucleo del sistema/specie. In generale, i non metalli mostrano la tendenza ad acquisire elettroni, principalmente lungo il gruppo e sul lato destro del periodo. Esempi comuni: cl^-  , Fr^- , O₂^- , COSÌ₄^2- ecc.

• Specie/cationi carichi cationici - Portano una carica complessivamente positiva a causa della perdita di elettroni dai loro gusci di valenza, ma il numero di protoni rimane lo stesso nel nucleo. I metalli alcalini, i metalli alcalino terrosi, i primi elementi di transizione mostrano questa tendenza. Esempi comuni: Na⁺ , Ca²⁺ , Mg²⁺ ,Hg⁺ ,Hg²⁺ , Zn²⁺ , NH₄⁺ , H₃O⁺ ecc.

Nota: può essere uno ione poliatomico o uno ione monoatomico. L'entità della carica può essere maggiore o minore di zero ma mai uguale a zero poiché l'intera definizione di ioni carichi risiede nell'entità positiva o negativa della carica.

Conclusione:

Sono stati discussi 7 esempi di ioni carichi più importanti che sono ampiamente classificati come ioni H+ o H3O+, metalli alcalini e ioni di metalli alcalino terrosi come Na+, K+ , Ca2+, Metallo di transizione ioni serie, Carbocationi, Carbanioni, superossido, perossido, ioni lantanio.

Nandita Biswas

Ciao…. Sono Nandita Biswas. Ho conseguito la laurea magistrale in Chimica con specializzazione in chimica organica e fisica. Inoltre, ho svolto due progetti di chimica: uno riguardante la stima colorimetrica e la determinazione degli ioni nelle soluzioni. Altri nel Solvatochromism studiano i fluorofori e i loro usi nel campo della chimica insieme alle loro proprietà di impilamento sull'emissione. Sto lavorando come tirocinante associato di ricerca nel dipartimento di medicina.
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