İyon Nedir? İyon Çeşitleri (Katyon ve Anyon)

İyon
Alm. Ion (n), Fr. Ion (m), İng. Ion. Elektron eksikliğine veya fazlalığına sahib olan, yani eksi veya artı elektrik yüklü atom veya atom grubu. Pozitif (artı) yüklü iyona katyon ve negatif (eksi) yüklü iyona anyon denir.

İyonlar, atomlar arasında elektron alışverişi sonucu meydana gelebilir:

Bu reaksiyonda sodyum(Na), klor (Cl) atomuna elektron vermektedir. Böylece pozitif yüklü sodyum iyonu (Na+) ile negatif yüklü klorür iyonu(Cl-) meydana gelmektedir.

Bazan iyonik olmayan bir bileşiğe bir proton gidişi ile pozitif yüklü kök meydana gelir:


Atomların veya moleküllerin, elektronlar veya fotonlar ile bombardımanından da iyonlar elde edilir. Pozitif ve negatif iyonların meydana getirdiği bileşiklere iyonik bileşikler denir. Genellikle iyonik bileşikler katı ve kristal yapıya sahiptirler. Bir kristal yapıda iyonlar çeşitli şekilde dizilmiştir. Dizilişe bağlı olarak da kristal türleri ortaya çıkmıştır. Zıt elektrik yüklü iyonlar arasındaki elektro statik çekim kuvveti büyük olduğu için, iyonik bileşikler oldukça kararlıdır. İyonik bileşikler ısıtılarak eritildiği zaman veya suda çözündüğü zaman bileşiği meydana getiren iyonlar serbest kalır ve hareket haline geçerler. Bu yüzden erimiş iyonik bileşikler elektriği çok güzel iletir. Buna karşılık kristal iyonik bileşikler zayıf iletkendir. Çünkü iyonlar hareket serbestliğine sahip değildirler.

İyonik bileşikler, polar çözücülerde çözünürler. Sıvı çözelti içinde dağılmış iyonlar, büyük elektriki çekim kuvveti sebebiyle çözücünün moleküllerini kendine bağlarlar. Bu duruma iyonun solvate olması denir. Eğer çözücü su ise solvate yerine hidrate kelimesi kullanılır. İyon tarafından tutulan su molekülü miktarı, iyon yüküne bağlıdır. şeklinde hidrate olur.

İyon Nedir?

Her atomda belirli sayıda elektron vardır. Ama eğer atom bu elektronlardan bir ya da birkaçını kaybederse ya da dışardan bir ya da birkaç elektron alırsa ve bunun sonu­cunda elektrik yüklü duruma gelirse, artık iyon olmuş demektir. Her ato­mun merkezinde artı elektrik yükü taşıyan bir çekirdek vardır. Çekirdeğin çevresinde eksi elektrik yükü taşıyan bir ya da daha çok elektron dolanır. Genellikle çekirdeğin taşıdı­ğı artı elektrik yükü elektronların taşıdığı eksi elektrik yüküne eşittir ve bu iki yük birbirini dengeler. Böylece atom elektriksel olarak yüksüz (nötr) durumda olur.

Eğer bir atomun en dış yörüngesinden bir ya da birkaç elektron ayrılırsa elektron kay­beden atom artı elektrik yüklü bir duruma gelir. Böylece artı yüklü bir iyon (katyon) oluşur. Eğer bir atomun en dış yörüngesine dışardan bir ya da birkaç elektron katılırsa, yani atom elektron kazanırsa eksi yüklü bir iyon (anyon) oluşur. Kimyasal denklemler yazılırken atom ya da atom grubunun simgesi­nin sağ üst yanına iyonun elektrik yükünün değeri ve işareti yazılır. Örneğin bir elektro­nunu kaybederek, artı elektrik yüklü bir sodyum iyonu haline gelmiş olan bir sodyum atomu olarak yazılır. olarak yazılan bir kalsiyum iyonu, iki elektron kaybetmiş olan bir kalsiyum atomudur. Eksi yüklü klor iyonu Cl bir elektron kazanmış bir klor atomudur.

Moleküllerin elektrik yüklü iyonlara ayrış­masına iyonlaşma denir. Bu olaya genellikle suya daldırıldığında çözünen maddelerde rastlanır çünkü su, iyonlar arasındaki çekimi zayıflatır. Örneğin eğer sofra tuzu (sodyum klorür) suda çözünürse, sodyum iyonları ile klor iyonlarına ayrışır. Eğer bir elektrik pili­nin eksi ve artı kutuplarına bağlı iki teli bu çözeltiye batırırsak, her tel kendi taşıdığı elektrik yüküne karşıt yüklü iyonları çekecek ve bunun sonucunda eriyiğin içinden bir elektrik akımı geçecektir. Metallerin elektro­liz yoluyla arıtılması işleminde eriyik haldeki iyonlaşmış çözeltilerden yararlanılır.

Gazları iyonlaştırmak için oldukça büyük miktarda enerji gerekir. Bir gaz çok fazla ısıtılarak iyonlaştırılabileceği gibi içinden ışın geçirilerek de iyonlarına ayrılabilir. İyonlaş­mayı sağlayan bu ışınlar X ışınları, kozmik ışınlar, morötesi ışınlar ya da radyoaktif maddelerden çıkan gamma ışınları olabilir. İyonlaşan gaz iletken hale gelir, yani içinden elektrik akımı geçebi­lir. Bu önemli özellikten yararlanarak rad­yasyon ölçümü için kullanılan ve iyonlaşma odası denilen aygıt yapılmıştır. Aygıt bu ölçümü, gazın içinden geçen elektrik akımını ölçerek gerçekleştirir. Eğer gazın iyonlaşma­sını sağlayacak bir radyasyon yoksa, gazın içinden elektrik akımı geçmeyecektir. Radyas­yon varsa, iyonlaşan gazdan akım geçecek ve radyasyon arttıkça geçen akım miktarı da artacaktır. Bu tür aygıtlar nükleer enerji santrallanndaki radyasyonu ölçmekte ve uran­yum gibi radyoaktif mineral cevherlerinin aranmasında kullanılır.

Elektriksel olarak nötr olan bir azot atomunun çekirdeğinde yedi proton ve çekirdeğinin çevresinde dolanan yedi elektron bulunur. Eğer bu atom bir kimyasal tepkimede elektron kaybederse, artı yüklü bir iyona dönüşür; eğer fazladan elektron kazanırsa, eksi yüklü bir iyon durumuna gelir.

Dünya'nın atmosferinin üst bölümünde "iyonosfer" denilen bir katman vardır. Gü­neş'ten gelen ışınlar atmosferin bu bölümün­deki havayı iyonlaştırmıştır. İyonosfer Güneş'ten gelen morötesi ışınımın büyük bölümünü soğurur ve tümüyle yeryü­züne ulaşması durumunda deride ciddi yanık­lara yol açabilecek olan bu ışınlardan insanla­rı korur. İyonosfer bir tür ayna görevi yaparak radyo dalgalarını da yansıtır ve böylece uzurt mesafeli radyo iletişimine yardımcı olur. İyonosferin yüksekliği Güneş'in konumuna bağlı olarak değişir, bu nedenle de uzaktan gelen radyo dalgaları bazen sönerek kaybola­bilir. Eğer iyonosfer olmasaydı, radyo dalga­ları geri yansımayıp uzaya doğru yollarına devam edecek ve uzun mesafe radyo sinyalle­rinin gönderilmesi ancak haberleşme uydula­rından "yansıtılarak" gerçekleştirilebilecekti. Bu yöntem günümüzde televizyon yayınları­nın dünyanın her yerine ulaştırılmasında kul­lanılmaktadır.

İyon
Elektriksel olarak yüklenmiş atom, molekül ya da atom ve molekül grupları. İyonlar, elektron yitirmiş ya da kazanmış atom ya da atom gruplarıdır. Metallerin iyonları genellikle artı, ametallerinki ise eksi yüklüdür. Bileşik hâldeki iyonlar da genellikle oksijenli asitlerden türerler (sülfat iyonu gibi). İyonik bileşiklerin kristalleri, kristal şebekesinde art arda yer alan ve birbirlerine elektriksel çekim kuvvetleriyle bağlı duran negatif ve pozitif iyonlardan oluşur. Kovalent bileşiklerin çoğu, çözeltilerinde iyonlarına ayrışır. Gazlar da ışınım ya da elektriksel boşalma sonucunda iyonlaşır. İyonosfer tabakasındaki iyonlar böyle oluşmuştur. Çok yüksek sıcaklıklarda gazlar, iyon ve serbest elektron yığını demek olan plazma biçimini alırlar.

iyon, anyon ve katyon

Yüklü atom veya atom gruplarına iyon denir. (+) yüklü iyonlara katyon, (-) yüklü iyonlara da anyon denir. Katyonlar +1, +2, +3 ve +4 yüklü olabilir. Anyonlar da -1, -2 ve -3 yüklü olabilir. Anyon ve katyonların listesini kitaplarınızdan bulabilirsiniz. Bunların bilinmesi gerekir. Bileşik formülleri yazılırken,önce (+) yüklü iyon, sonrada (-) yüklü iyon yazılır.

Örnek: iyonlarından oluşan bileşiğin formülü yazılırken üstteki sayılar çapraz bir şekilde diğerinin altına getirilir. şeklinde yazılır.

Katyonun adı + Anyonun adı = Bileşiğin adı
(Alüminyum oksit)

Bileşikler içlerindeki elementlerin türlerine göre; Metal-Metal bileşikleri ve Ametal -ametal bileşikleri olarak ikiye ayrılır. Adlandırmaları da birbirinden farklı olur. Örneğin; yukarıdaki bileşiği metal-ametal bileşiklerine bir örnektir. Bir bileşiğin moleküllerindeki atomlar ve bunların sayıları farklı şekilde gösterilebilir.Molekül şekil olarak modellerle gösterilebileceği gibi açık, yarı açık ve kapalı formüllerle de gösterilebilir. Açık formüllere yarı formülde denir. Bunlara atomların birbiriyle yaptıkları bağlar da belirtilebilmektedir. Fakat reaksiyon kimyasında daha çok kapalı formül kullanılır. yazılışında atomların ad ve sayıları belirtilmiştir. molokülü bir alüminyum ve 3 adet klor atomundan oluşur.

Kaba formülle molekül formülü arasındaki farkın anlaşılmasında yarar vardır. Kaba formül sadece, bileşiği oluşturan elementlerin bileşikteki bağıl atom sayıları arasındaki oranı gösterir. Fakat gerçekte bileşiğin moleküllerinde kaçar atom bulunduğunu ifade etmez. Molekül formülü ise bileşiğin molekülündeki atomların gerçek sayısını gösterir. Gerçek formül veya kimyasal formül diye de adlandırılır.

Elektron Almaya veya Vermeye Yatkınlık

Atomlar kararlı hale geçebilmek için en yakın soy gaza benzemek isterler. Bunun için de elektron alır ya da elektron verirler.
Son yörüngesinde 1, 2, 3 elektron bulunduran atomlar elektron vermeye yatkındırlar. (He hariç)
Son yörüngesinde 5,6,7 elektron bulunduranlar ise elektron almaya yatkındırlar.
Bir atom son yörüngesindeki elektron sayısına 2’ye tamamlayarak soy gaza benzer ise bu duruma “Dublet” denir. Yani Helyuma benzemek istemeleridir.
Bir atomun son yörüngesindeki elektron sayısını 8’e tamamlayarak soy gaza benzemesine ise “Oktet” denir.


Bir atom verdiği elektron sayısı kadar pozitif(+) yükle yüklenir. Pozitif yüklü atoma Katyon denir.

• Bir atomun son katmanında 1,2,3 elektron var ise bu elektronlarını vererek kararlı duruma geçerler. Verdikleri elektron sayısı kadar + yük ile yüklenirler. (He hariç)
• Son katmanında 1,2,3 elektron bulunduranlar metaldir.
• Son katmanında 1 elektron bulunduranlar +1 yüklü 2 elektron bulunduranlar +2 yüklü (He hariç) , 3 elektron bulunduranlar +3 yüklü duruma geçerler.

Bir atom aldığı elektron sayısı kadar ( - ) negatif yük ile yüklenir. Negatif yüklü atoma Anyon denir.

• Son katmanında 5, 6, 7 elektron var ise bu elektronlarını 8’ e tamamlamak için elektron alırlar. Aldıkları elektron sayısı kadar – yükle yüklenirler.
• Son katmanında 5, 6,7 elektron bulunanlar ametaldir.
• Son katmanında 7 elektron bulunduran 1 elektron alarak -1 yükle, 6 elektron olanlar -2 yükle, 5 elektron bulunanlar -3 yükle yüklenir.
• Son katmanında 4, 5,6,7 elektron bulunanlar son yörüngesinde bulunan elektronlarını vermekte zorluk çektikleri için elektron alırlar. Anca sadece – yüklü değildirler. 7 A grubu elementleri -1 veya +7 değerlik alabilirler.

İYON

a. (ing. ion; yun. ion'dan). Elekt. ve Fizs. kim. Bir ya da birçok elektron kazanmış ya da yitirmiş bir atom ya da bir atom grubundan oluşan, elektrik yüklü parçacık.

—Elektrotekn. İyon giderme, bir anahtarın iki elektrotu arasında oluşan ve doğal görünümünden sonra almaşık akım biçiminde bir arkın yeniden sıçramasına yol açan iyonları yok etme.

—Fizs. kim. iyon bağı, iyon kristallerinde ters işaretli iyonları elektrostatik çekimle birleştiren bağ. (Eşanl. AVRIKKUTUPLU BAĞ.)
İyon kristali, salt pozitif ya da negatif iyonlardan oluşan kristal. (Bu iyonlar alkali ve toprak-alkali metaller gibi son derece elektropozitif ya da halojenler, kükürt ve oksijen gibi son derece elektronegatif elementlerden meydana gelir (Örneğin sodyum klorür, sezyum klorür.] Ayrıca karbonat nitrat ve amonyumda olduğu gibi atom gruplarından oluşan iyonlar da bilinmektedir; bu tür bir kristalde temel etkileşim kuvvetleri elektrostatik kökenlidir; bu iyonların kristal yapıları basittir; elektriği ve ısıyı çok iyi yalıtırlar.)

—Nörobiyol. iyon akımı, sinir ve kas hücrelerinde, zarın iki tarafında eriyik halinde bulunan iyon türlerinin taşıdığı akım. (Bk. ansikl. böl.)

—Nük. müh. iyon motoru, nükleer enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürme ilkesine dayanarak çalışan motor.

—Opt. iyon çözümleyicisi, iyon mikroskobu, gözlenen cismin yaydığı iyonlarla görüntü oluşturan çözümleyici, mikroskop.

—Tip. iyon tedavisi, İyonlaştırıcı ışınlarla yapılan tedavi. (Bk. ansikl. böl.)

—Uz. havc. iyon itmesi, itici maddeyi iyonlaştırıp bir elektrik alanıyla hızlandırdıktan sonra elektrik bakımından yansız halde püskürtmeye dayanan itme biçimi.

—Yerbil. iyon değişimi, katı cisimlerde, iki iyonun yalnızca belirli sınırlar içinde gerçekleşebilen karşılıklı yer değiştirmesi. (İyon değişimli iz elementler yerbilimsel termometre olarak kullanılır.)

—ANSİKL. Elekt. ve Fizs. kim. Çözeltilerdeki iyonlar. Çözeltilerin özelliklerini ve elektroliz olaylarını açıklamak için Arrhenius, sulu çözeltide asitlerin, bazların ya da tuzların aynı anda iyonlar halinde ayrıştığı varsayımını ortaya attı. Bu iyonların bir kısmı pozitiftir ve bir asit sözkonusu olduğunda bir elektron yitirmiş hidrojen atomundan oluşur, dolayısıyla mutlak değeri bir elektronun e yüküne eşit bir yük taşır; bir baz ya da tuz halinde ise mutlak değeri ne'ye eşit bir yükü olan bir metal atomudur ve n, metalin değerliğidir. Negatif iyonlar ise molekülün geri kalan bölümünden kaynaklanır.

Kristalleşen bir tuzda, iyonlar kristal kafesinin düğümlerinde yer alır; örneğin bir deniz tuzu kristali Na+ iyonları (bir elektron yitirmiş sodyum atomları) ve Cl- iyonları (bir elektronu kazanmış klor atomları) içerir. Çözeltide iyonlar ayrılır ve elektrostatik etkiyle birleşme eğilimi gösterir; ama suyun, çekimi azaltan görece büyük elektrik geçirgenliği (e, = 80) ve sürekli darbeler yüzünden statik bir denge kurulur: iyonlaşma tersinir ve kısmidir (en azından zayıf elektrolitler için). Bu denge iyonsa! ayrışma katsayısı'nın değeriyle belirtilir; a ile gösterilen bu katsayı (0< a <1) ayrışmış molekül sayısının, ayrışma öncesi toplam molekül sayısına oranına eşittir. Bu oran elektrolite ve koşullara (sıcaklık, derişim) bağlıdır. Kütle etkisi yasasının, statik dengeye uygulanması, genellikle elektrolitin derişimi O'a yaklaştığında, anın artarak 1’e yaklaştığını gösterir.

Kısmi ayrışma varsayımı günümüzde ancak belli sakınımlarla kabul edilir: ayrışma katsayısı kavramı, "zayıf” denen ve seyrettik çözeltide bile az ayrışan belli bir elektrolit sınıfı için geçerlidir; bunun tersine, "güçlü” denen çok sayıda elektrolitin, az seyrettik çözeltide bile, hemen hemen tamamen ayrıştığı benimsenir. Elektrolit özelliklerini nicel olarak yorumlama, önemli problemlere yol açar.

Bir çözelti içindeki iki elektrota farklı potansiyeller verilirse, iyonları devindiren bir E elektrik alanı oluşur: pozitif iyonlar katota (bu yüzden katyon denir) doğru ve negatif iyonlar anpta (bu nedenle anyon adını alır) yönelir, iyonların türlerine göre farklılık gösteren yer değiştirme hızları E elektrik alanıyla orantılıdır: v = KE. K orantılılık değişmezi, iyonun devingenliğini gösterir; bu devingenlik çok düşük ve saatte santimetre düzeyindedir: örneğin, en yüksek hızla devinen H + iyonu için V/cm başına K = 0,003 29 cm/sn’dir.

iyonlar elektrotlara ulaştıklarında yüklerini yitirir ve birleşerek ya da elektrotlara ve elektrolite etkiyerek yeni moleküller verir. Bu olgu, elektroliz ürünlerinin yalnız elektrotlar üzerinde toplanmasının nedenini açıklar.

iyon kavramı kimyada temel kavramdır, çünkü çözelti halindeki elektrolitlerin gösterdiği iyon tepkimeleri konusunda birçok olayı yorumlamaya olanak verir; bu olaylara şu örnekler verilebilir: çözeltilerin, içerdikleri iyonların türlerine göre değişen renkleri; güçlü bazlar ve asitler için, H + ile OH- iyonlarından yalnızca bir mol suyun oluşumu sonucu açığa çıkan, dolayısıyla bütün baz ve asitler için aynı olan yansızlaşma ısısı; çok zayıf da olsa suyun iyonlara ayrışmasına yol açan, tuzların hidroliz tepkimeleri; yine yalnızca iyonların ayırtedicı özelliğini veren çökelme tepkimeleri. Bütün bu tepkimeler için, açık iyonsaI yazım, olayların doğrudan anlatımını sağlar Böylece iyonlar kuramı kimyaya değerli bir katkı ve çok verimli bir düşünce biçimi kazandırır.

Gazlardaki iyonlar.

İyonlar gazlarda çeşitli nedenlerden doğabilir:

1. çok yeğin elektrik alanı: örneğin iletken bir ucun yakınında, gazın iyonlaşmasından ve oluşan iyonların ışınımsal olarak yeniden birleşmesinden kaynaklanan bir yayıntı gözlemlenir;
2. gazdan geçen yüksek enerjili parçacıklarla çarpışma: hızlandırılmış elektronlar, radyoaktif cisimlerin yayımladığı a, 0, y ışınları. Bu parçacıkların oluşumuna yol açtığı iyonlardan, yine bu parçacıkları algılamak için yararlanılabilir (sayaçlar ve algılayıcılar);
3. X ve morötesi ışıması: bu olgu fotoiyonlaşmadır;
4. ısıl çalkalanma: gazdaki parçacıkların ortalama enerjisi iyonlaşma enerjisinden büyükse, parçacıklar arasındaki şoklar iyonların doğmasına yol açar.

Gazlar ancak kısmi olarak iyonlaştırılabilir. Tümüyle iyonlaştıklarında, bunlara plazma adı verilir: yıldız atmosferlerinde, iyonosferde, Güneş rüzgârında bu olgu sözkonusudur.

Katilardaki iyonlar,

iyonlar katı hal yapısında, özellikle iyon kristallerinde büyük bir rol oynar.

—Nörobiyol. iki tip iyon akımı vardır: dinlenme akımları, hücre içi ve dışı arasındaki iyon bileşimi farklarından doğar, enerji tüketen pompaların metabolizma etkinlikleriyle dengelenir; eylem akımları, iyonoforların açılmasına bağlıdır ve eylem potansiyeli de denen sinir akımını doğurur.

—Tıp. Doğal ya da yapay radyoaktif maddeler ve X ışınları, genellikle tüm maddeleri olduğu gibi canlı dokuları da etkileyerek yolları üstünde karşılaştıkları atomlardan bir elektron ya da bir nötronun salıverilmesine ve böylece dokuların içinde iyonlaşmaya neden olurlar. Böylece ortaya çıkan iyonlar, ikincil bir iyonlaşma da yaratabilirler; buna ikincil ışınlanma denir. Işın tedavisinin temeli bu olaydır; bu nedenle radyoaktif maddelerin ışınlarına ve X ışınlarına İyonlaştırıcı radyasyon denir.

İYONLAŞMA

a. Fiz. ve Kim.
1. Yansız bir atom ya da bir molekülün artı ya da eksi elektrik yükü taşıyıcısı haline geldiği süreç. (Bir atom, bir ya da birçok elektron kazanarak eksi bir iyon haline gelebilir. Öte yandan, elektronlarından bir ya da birçoğunu yitirerek artı iyona da dönüşebilir.)
2.

• iyonlaşma enerjisi, bir atom, bir iyon ya da bir molekülden kinetik enerji vermeden.bir elektron koparmak için gereken enerji. (Genellikle elektronvolt cinsinden ölçülür.) [Bk. ansikI. böl.]
• İyonlaşma potansiyeli, elektronvolt cinsinden ifade edilen iyonlaşma enerjisiyle aynı değerde eV çarpımı (e, elektron yükü) veren V potansiyeli.

—Gezbil.

• İyonlaşma katmanı, iyonosferde yükseltiye göre iyonlaşmanın maksimum değere ulaştığı bölge.
• Atmosfer iyonlaşması, fotonlarla ileri ölçüde iyonlaşan ve kimi elektromanyetik dalgaların yayılmasında değişiklik doğuran atmosfer durumu.

—Ölçbil. iyonlaşma odası, İyonlaştırıcı ışımaları ölçen aygıt. (Aygıtta bir gaz içinde oluşan iyonlar bir elektrik alanıyla yönlendirilir; bu da ölçmede yararlanılan elektrik akımının geçişine neden olur.)

—ANSİKL. Fiz. ve Kim. Bir atom için, bir elektronun ayrılmasından kaynaklanan birinci iyonlaşma enerjisi, yüklü bir iyondan ikinci elektronu koparmak için gereken ikinci iyonlaşma enerjisi vb. ayırt edilir.

Elektronla çekirdek arasındaki bağ kuvvetlendikçe iyonlaşma enerjisi yükselir ve çoğu kez, atoma en zayıf bağla bağlı dış elektronlardan kaynaklanır. Dolayısıyla bu enerji, göz önüne alınan elementin kimyasal etkinliği açısından iyi bir göstergedir; birinci iyonlaşma enerjisi soy gazlarda yüksektir (helyum için 25 eV) ve bu durum kararlılıklarının nedenini gösterir; alkali metallerde ise düşüktür (sodyum için 5.4 eV) ve bu da güçlü tepkinlik göstermelerini açıklar.