Inhoud
Een atoom is een van de kleinste deeltjes van een bepaald element dat zijn eigenschappen heeft. Het bestaat uit een kern met protonen en neutronen, evenals een wolk van elektronen die op verschillende energieniveaus of orbitalen rond de kern cirkelen. Een neutraal atoom heeft hetzelfde aantal protonen en elektronen. Atomen zijn echter meestal stabieler met 8 elektronen in hun buitenste baan. Ze kunnen elektronen winnen of verliezen om die baan te vullen totdat ze die hoeveelheid bereiken. Het atoom wordt een ion met een positieve of negatieve lading, afhankelijk van of het elektronen heeft gewonnen of verloren.
Positieve ion
Wanneer een atoom een of meer elektronen verliest, verliest het een negatieve lading. Dit kan gebeuren wanneer een atoom een ander atoom nadert dat zes of zeven elektronen in zijn buitenste orbitaal heeft. Omdat de kern zich in het midden van het atoom bevindt en de protonen daar vastzitten, behoudt het alle positieve ladingen. Het verlies van één elektron resulteert in een ion met een positieve lading 1+, het verlies van twee elektronen resulteert in een ionenlading 2+, enzovoort. Als een natriumatoom met 11 protonen bijvoorbeeld een elektron verliest en er slechts 10 overblijven, blijft er een hogere positieve lading over. Positieve ionen worden kationen genoemd en ze kunnen gemakkelijk verband houden met negatieve ionen, die oplossen in een waterige oplossing.
Negatieve ion
Wanneer een atoom een of meer elektronen krijgt, krijgt het een negatieve lading. Dit gebeurt wanneer een atoom een ander atoom nadert dat een of twee elektronen in zijn buitenste orbitaal heeft. De kern bevindt zich in het midden van het atoom en heeft al zijn protonen. De extra elektronen produceren een ion met een negatieve elektrische lading, waarbij de hoeveelheid lading gelijk is aan de hoeveelheid ontvangen elektronen. Het verkrijgen van 1 elektron resulteert in een ion met een negatieve lading 1-, het verkrijgen van twee genereert een ion met lading 2-, enzovoort. Als een chlooratoom (Cl) met 17 protonen bijvoorbeeld 1 elektron krijgt, krijgt het 18 elektronen. Het extra elektron voegt een negatieve lading toe aan het ion. Negatieve ionen worden anionen genoemd en ze kunnen gemakkelijk betrekking hebben op positieve ionen, die oplossen in een waterige oplossing.
Energie
Wanneer een atoom in een ion verandert, verandert niet alleen het aantal elektronen. De energie in het atoom verandert ook. Het is nodig om een elektron uit zijn orbitaal te verwijderen. Deze energie staat bekend als ionisatie-energie. Over het algemeen geldt dat hoe minder elektronen er in de buitenste orbitaal zijn, hoe minder ionisatie-energie nodig is om sommige elektronen uit het atoom te verwijderen. Natrium (Na) heeft bijvoorbeeld slechts 1 elektron in zijn buitenste baan, dus het kost niet veel energie om het te verwijderen. De neon heeft echter 8 elektronen in zijn buitenste orbitaal, wat de ideale configuratie is voor elk atoom. Bijgevolg zal er een extreme hoeveelheid energie nodig zijn om dat atoom in een ion te veranderen.
Vaste stoffen en oplossingen
Wanneer de ionen samenkomen om een vaste verbinding te worden, worden ze gevangen door de elektromagnetische krachten tussen de ionen. In tegenstelling tot covalente bindingen, waarbij twee atomen 2 of meer elektronen delen om 8 in hun buitenste orbitaal te bereiken, worden in deze ionische bindingen de elektronen toegewezen aan een ander atoom. Ionen worden meestal aangetroffen in waterige oplossingen. Dit komt omdat ze vrij rond watermoleculen kunnen bewegen. Een voorbeeld hiervan doet zich voor als keukenzout (natriumchloride NaCl) snel oplost in water.
