יון

יוֹן (מיוונית עתיקה: Ἰόν – "מתקדם"; "נע") הוא חלקיק אטומי או מולקולרי בעל מטען חשמלי כולל חיובי או שלילי, זאת כיוון שכמות האלקטרונים אינם תואמים למספר הפרוטונים. זאת בשונה מאטום או מולקולה שבהם מספר האלקטרונים והפרוטונים תואם בדיוק ועל כן אינם נושאים מטען חשמלי (אלקטרומגנטי) כלשהו.

ביון חיובי, מספר האלקטרונים קטן ממספר הפרוטונים. הוא נקרא קַטְיוֹן וסימונו +X (סימן היסוד ופלוס)

ביון שלילי, מספר האלקטרונים גדול ממספר הפרוטונים, והוא נקרא אַנְיוֹן וסימונו -X (סימן היסוד ומינוס)

בתא אלקטרוכימי היון החיובי נמשך לקתודה (האלקטרודה השלילית, כלומר זו שדרכה זורמים אלקטרונים לתוך התא). והיון השלילי נמשך לאנודה (האלקטרודה החיובית, כלומר זו שממנה זורמים אלקטרונים החוצה מהתא האלקטרוכימי).

תהליך הפיכת אטום או מולקולה נייטרליים ליון נקרא "יינון", ונעשה על ידי הוספת או הסרת אלקטרון או מספר אלקטרונים.

 תרכובות יוניות 
תרכובות רבות נוצרות הודות למשיכה חשמלית חזקה בין יון חיובי ויון שלילי; הן ידועות כתרכובות יוניות, או מלחים. הקשר בין שני היונים נקרא קשר יוני. מלח בישול, לדוגמה, מורכב מיונים של -Cl ו+Na במספר שווה. במצב מוצק, היונים מסודרים בסריג יוני.

תרכובות של יונים חד אטומיים
מלחים פשוטים הם לעיתים קרובות הִתרַכּבוּת של מתכת ואל-מתכת יחד, ליצירת יון חיובי ויון שלילי. יוני המתכת יהיו חיוביים, בעוד שיוני האל-מתכת יהיו שליליים. גודלו של המטען נקבע על פי הערכות האלקטרונים ברמות החיצוניות של האטום והיון, המשפיעה על אנרגיות הזיקה אלקטרונית והיינון.

כך, למשל, אטום ממשפחת ההלוגנים יעבור חיזור בדרגה אחת (יקבל אלקטרון אחד) ליצירת יון שמטענו מינוס אחת, וישלים בכך רמה חיצונית מלאה; בעוד שאטום של משפחת המתכות האלקליות העפרוריות יתחמצן בשתי דרגות (יתן שני אלקטרונים) ליצירת יון שמטענו פלוס שתיים, והוא בעל רמה חיצונית מלאה.

לדוגמה, נוסחתה של התרכובת מגנזיום כלורי תהיה MgCl2, משום שמטענו של הכלור הוא מינוס אחת ומטענו של המגנזיום הוא פלוס שתיים; מטענה של התרכובת הוא נייטרלי, ולכן דרוש מספר כפול של יוני כלור שמטענם רק מחצית ממטען יוני המגנזיום.

תחמוצות של מתכות הן דוגמה למלחים הבנויים מיונים חד אטומיים: החלודה היא תחמוצת הברזל Fe2O3; הסיד, CaO, הוא תחמוצת הסידן; האלום (אלומינה), Al2O3 ועוד.

תרכובות של יונים הבנויים ממולקולות
מלחים מורכבים עשויים להיות צירוף של שני יונים, שכל אחד מהם מורכב משני אטומים ויותר. סך מטענה של התרכובת יהיה נייטרלי.

דוגמאות למלחים הבנויים מיונים רב אטומיים:
 סודה לשתיה, NaHCO3, שבנויה מיון נתרן, +Na, ומיון ביקרבונט, -HCO3
 אמון חנקתי, NH4NO3, המשמש לדישון, מורכב מהיון אמוניום +NH4 ומיון חנקתי -NO3
 גבס, CaSO4, מורכב מיון סידן  ומיון גופרתי 
קבוצה של יונים שאינם מחוברים זה לזה (אלא נמצאים במצב גזי) נקראת פלזמה. הפלזמה נודעת גם כמצב הרביעי של החומר כי תכונותיה שונות משל מוצק, נוזל או גז.

יונים בביולוגיה
בביוכימיה ובמערכות הגוף השונות ממלאים היונים תפקידים מרכזיים. כך לדוגמה, ה"ברזל" אותו אנו מקבלים ממזונות שונים אינו אלא יוני ברזל (). הברזל הטעון במטען פלוס שתיים משמש כמרכיב המרכזי במולקולות ההמוגלובין והמיוגלובין, המתפקדות כנושאי חמצן במערכת הדם.

 היסטוריה 
מייקל פאראדיי הוא שהגה לראשונה את תאוריית היונים, בסביבות שנת 1830, על מנת לתאר את המולקולות שנעות בתמיסה, חלקן לאנודה וחלקן לקתודה. אולם רק ב-1884 תיאר סוונטה ארהניוס את המנגנון שעל פיו הגיע פאראדיי למסקנותיו, בעבודת הדוקטורט שלו לאוניברסיטת אופסלה. בתחילה התאוריה לא התקבלה, אך מאוחר יותר אף קיבל על המחקר פרס נובל לכימיה ב-1903.

את השם יון טבע פאראדיי ב 1834 לפי הצעת איש האשכולות וויליאם הוול. יון ביוונית עתיקה פירושו נע. הוול הוסיף וטבע את המונחים קטיון, אניון, קאתודה ואנודה תוך שימוש במילים היווניות קאטו (κάτω) - כלפי מטה ואנו (ἄνω) - כלפי מעלה. פירוש המילים קטיון ואניון הוא אם כן יון הנע כלפי מטה ויון הנע כלפי מעלה, אך אין לכך כל קשר לתנועתם במציאות.

 טבלת היונים הנפוצים 
+קטיוניםשם מקובלנוסחהשם היסטוריקטיונים פשוטיםאלומיניוםAl3+בריוםBa2+בריליוםBe2+צסיוםCs+סידןCa2+כרום (II)Cr2+כרומוסכרום (III)Cr3+כרומיקכרום (VI)Cr6+כרומילקובלט (II)Co2+קובלטוסקובלט (III)Co3+קובלטיקנחושת (I)Cu+קופרוסנחושת (II)Cu2+קופריקגליום Ga3+הליום He2+(חלקיק אלפא)מימן H+(פרוטון)ברזל (II)Fe2+פרוסברזל (III)Fe3+פריקעופרת (II)Pb2+פלומבוסעופרת (IV)Pb4+פלומביקליתיום Li+מגנזיוםMg2+מנגן (II)Mn2+מנגנוסמנגן (III)Mn3+מנגניקמנגן (IV)Mn4+מנגנילמנגן (VII)Mn7+ כספית (II)Hg2+מרקוריקניקל (II)Ni2+ניקלוסניקל (III)Ni3+ניקליקאשלגןK+כסףAg+נתרןNa+סטרונציוםSr2+בדיל (II)Sn2+סטאנוסבדיל (IV)Sn4+סטאניקאבץZn2+קטיונים מרובי אטומיםאמוניוםNH4+הידרוניוםH3O+ניתרוניום NO2+כספית (I)Hg22+מרקוריוס+אניוניםשם רשמינוסחהשם היסטוריאניונים פשוטיםארסנידAs3−אזידN3−ברומידBr−כלורידCl−פלואורידF−הידרידH−יודידI−ניתרידN3−אוקסיד (תחמוצת)O2−פוספידP3−סולפידS2−פראוקסיד (תחמוצת)O22−אוקסיאניונים (אניונים של תחמוצות)ארסנטAsO43−ארסניטAsO33−בוראטBO33−ברומטBrO3−היפוברומידBrO−פחמהCO32−קרבונטמימן פחמתיHCO3−ביקרבונטכלורטClO3−פרכלורטClO4−כלוריטClO2−היפוכלורטClO−כרומטCrO42−דיכרומטCr2O72−יודטIO3−חנקהNO3−חנקיתNO2−ניטריטזרחהPO43−Hydrogen PhosphateHPO42−Dihydrogen PhosphateH2PO4−PermanganateMnO4−פוספיטPO33−סולפטSO42−ThiosulfateS2O32−Hydrogen SulfateHSO4−BisulfateסולפיטSO32−Hydrogen SulfiteHSO3−Bisulfiteאניונים של חומצות אורגניותאצטטC2H3O2−FormateHCO2−OxalateC2O42−Hydrogen OxalateHC2O4−Bioxalateאניונים נוספיםHydrogen SulfideHS−BisulfideTellurideTe2−AmideNH2−CyanateOCN−ThiocyanateSCN−CyanideCN−HydroxideOH−

ראו גם
 מלכודת יונים
 קיבול קטיונים חליפים

קישורים חיצוניים

 אטומים לעומת יונים, באתר לרגו (LerGO)



*
קטגוריה:כימיה פיזיקלית