Cosa sono gli ioni?

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Opinione scritta da: Redazione 15:37:52 07-01-2011

In chimica, si definiscono ioni le particelle cariche elettricamente. Gli ioni perdono o guadagnano uno o più elettroni rispetto all’atomo neutro, e tale processo di acquisizione o perdita viene chiamato ionizzazione. In ambito fisico, nuclei atomici ionizzati completamente vengono chiamati comunemente particelle cariche: un esempio è quello delle particelle alfa. Un gas ionizzato viene chiamato plasma. In genere la ionizzazione viene applicata attraverso la distribuzione di energia agli atomi, sotto forma di radiazione o di potenziale elettrico. Gli ioni si distinguono in ioni con carica negativa (gli anioni, attratti dagli anodi) e ioni con carica positiva (i cationi, attratti dai catodi). Inoltre, gli ioni possono essere suddivisi in monoatomici e poliatomici. Un’altra distinzione propone ioni monovalenti, indicati con un segno meno o un segno più, ioni bivalenti, indicati con due segni meno o due segni più, e ioni trivalenti, indicati con tre segni più. Il primo a teorizzare l’esistenza degli ioni fu Michael Faraday, nella prima metà dell’Ottocento. Faraday utilizzò il termine ione per descrivere una parte di molecole in viaggio verso un catodo o un anodo. In ogni caso, il procedimento di formazione degli ioni fu illustrato solamente nel 1884 da parte di Svante August Arrhenius, in una trattazione per il dottorato all’Università di Uppsala. È curioso notare come la sua dissertazione all’inizio fosse stata rifiutata, tanto che egli superò l’esame solo con il minimo dei voti, eppure la stessa dissertazione nel 1903 gli valse il premio Nobel per la chimica. Dal punto di vista etimologico, il termina ione deriva dal greco ion, che è il participio presente del verbo andare, ienai. Anione e catione, infatti, vogliono dire, rispettivamente, andante in su e andante in giù. A loro volta anodo e catodo vogliono dire verso l’alto e verso il basso. Per un atomo nel vuoto, esiste una costante fisica che è associata al meccanismo della ionizzazione. L’energia di ionizzazione è l’energia necessaria per spostare gli elettroni da un atomo: tale energia si chiama anche potenziale di ionizzazione. Queste parole vengono anche utilizzate per parlare della ionizzazione di solidi e molecole. In questo caso, tuttavia, i valori non sono costanti, visto che la temperatura, le geometria e i legami chimici locali influenzano la ionizzazione. In effetti, l’energia di ionizzazione aumenta da sinistra a destra della tavola periodica. Si tratta di tendenze perfettamente contrarie rispetto a quelle del raggio atomico. La prima energia di ionizzazione è quella utilizzata per togliere un elettrone; la seconda per togliere due elettroni, eccetera. Chiaramente ogni energia di ionizzazione è sempre superiore a quella che la precede. Per tale motivo gli ioni si formano in un modo invece che in un altro. Negli atomi più piccoli, gli elettroni sono attratti in misura maggiore dal nucleo, e per questa ragione l’energia di ionizzazione è maggiore. Negli atomi più grandi, viceversa, l’energia di ionizzazione è minore, poiché gli elettroni non sono attratti così tanto dal nucleo.

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