Ioon

Ioon on molekulaarüksus, mis enamasti tekib aatomist või molekulist ionisatsiooni käigus. Ioonil on seega positiivne või negatiivne elektrilaeng. 

Katioon on positiivse elektrilaenguga ioon. Anioon on negatiivse elektrilaenguga ioon. 

Katiooni elektronkattes on vähem elektrone kui tuumas prootoneid. Aniooni elektronkattes on rohkem elektrone kui tuumas prootoneid.

Ioone tähistatakse nagu elektriliselt neutraalseid keemilisi elemente, lisades sõltuvalt iooni tüübist "+" või "–" märgi ning kaotatud või juurde saadud elektronide arvu. Näiteks H+ ja SO42-.

Ionisatsioonienergia

Ionisatsioonienergia ehk ionisatsioonipotentsiaal on energia, mis on vajalik põhiolekus (madalaimal energiatasemel) oleva elektroni eemaldamiseks aatomi elektronkattest. See on ka selle elektroni seoseenergia aatomis. N taseme ionisatsioonienergia on energia, mis on vaja anda n elektronile pärast seda, kui n – 1 elektroni on juba aatomist eemaldatud.

Iga järgmise taseme ionisatsioonienergia on eelmisest oluliselt suurem. Eriti suur hüpe ionisatsioonienergias toimub pärast alamelektronkihi tühjendamist elektronidest. Sel põhjusel on enamikul ioonidel pealmine alamelektronkiht täidetud. Näiteks naatriumil on väliskihis ainult üks valentselektron ning seega on kõige levinum naatriumi ioon Na+.

Perioodilisustabeli teises servas on klooril seitse valentselektroni, seega kõige levinum kloori ioon on ühe lisaelektroniga Cl–. Kõige väiksem ionisatsioonienergia on frantsiumil ja kõige suurem fluoril. Metallide ionisatsioonienergia on enamasti palju väiksem kui mittemetallidel. Seetõttu metallid üldjuhul kaotavad elektrone (muutuvad positiivseteks ioonideks) ja mittemetallid haaravad elektrone juurde (muutuvad negatiivseteks ioonideks).

Iooni teke

Positiivse iooni teke
Positiivse iooni tekkeks on vaja aatomile anda lisaenergia, mis on aatomi ionisatsioonienergiast suurem või sellega võrdne. Näiteks ioniseeriv kiirgus ioniseerib aatomeid, andes kiirgusenergiat aatomitele ning rebides sellega elektrone aatomi elektronkattest välja. Mida väiksem on aatomi ionisatsioonienergia, seda väiksema energiaga kiirgusest piisab aatomi ioniseerimiseks.

Positiivset iooni nimetatakse katiooniks.

Negatiivse iooni teke
Neutraalse aatomi tuumas on enamasti Z positiivselt laetud prootonit ja elektronkattes Z negatiivselt laetud elektroni. Seega on aatomi kogulaeng 0. Kui elektronid kataksid tuuma ühtlase kihina, siis ei oleks negatiivsete ioonide tekkimine füüsiliselt võimalik. Reaalsuses läbib aatomist mööduv elektron aatomi elektronkatte. (Tema lainefunktsioon võimaldab tal teatava tõenäosusega paikneda aatomi negatiivse elektronkatte ja positiivse tuuma vahel.) Teda mõjutab tuuma tõmbejõud, mis liidab elektroni aatomi elektronkattesse. Täiendava elektroni negatiivne laeng paigutab ülejäänud elektronid elektronkattes veidi ümber. Kõik Z + 1 elektroni korralduvad ümber uutele energeetilistele tasemetele.

Negatiivset iooni nimetatakse aniooniks.

Vaba radikaal
Vaba radikaal on ioon, milles on üks või rohkem paardumata elektroni. Selline ioon on väga ebastabiilne ning aldis reageerima teiste ioonide ja ainetega.

Plasma

Plasma on aine olek, kus kõik aatomid on täielikult ioniseeritud. Plasma tekib näiteks aine kuumutamisel temperatuurini, milles kõigi aine aatomite kineetiline energia ületab aatomi (kõigi elektronide) ionisatsioonienergia. Sellise temperatuuri juures rebitakse kõik elektronid aatomituumade küljest lahti ning plasma koosneb vabadest aatomituumadest ja elektronidest.

Vaata ka
Ionisatsioonienergia
Ioniseerimine
Ioniseeriv kiirgus
Plasma
Anioon
Katioon
Seoseenergia
Ioonallikas