Ion (deeltje)

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Een elektrondensiteitsplot van het nitraation (NO3).

Een ion is een elektrisch geladen atoom, molecuul of andere groep gebonden atomen. Een ion kan positief of negatief geladen zijn door respectievelijk een gebrek of een overschot aan een of meer elektronen. In de natuur- en de sterrenkunde beschouwt men meestal geïsoleerde atomen of moleculen; in de scheikunde en de biologie bevinden de geladen atomen en moleculen zich doorgaans in een waterige oplossing (elektrolyten). In het geval dat een groep van meerdere atomen een lading draagt, wordt gesproken van een samengesteld ion of een polyatomisch ion, zoals het ammonium-ion (NH4+) en het zuurrestion SO42–. Wanneer in een bepaald proces ionen gevormd worden spreekt men van ionisatie.

Geschiedenis[bewerken]

Het woord 'ion' is afkomstig van het Griekse ιον (gaande). Het werd in 1834 ingevoerd door de Engelse natuur- en scheikundige Michael Faraday voor een toen onbekend deeltje dat van de ene elektrode naar de andere ging in een waterige oplossing. Faraday kende de aard van zo'n deeltje niet, maar wist wel dat in een elektrische stroom een of andere stof zich door de oplossing bewoog van de ene plek naar de andere, aangezien metaal aan de ene elektrode in oplossing ging en aan de andere elektrode nieuw metaal uit de oplossing tevoorschijn kwam.

Kation en anion[bewerken]

Faraday introduceerde de termen anion voor een negatief geladen ion dat wordt aangetrokken door de positieve anode, en kation voor een positief geladen ion dat door de negatieve kathode wordt aangetrokken.

Natuur- en sterrenkunde[bewerken]

Geïoniseerde atomen worden veel bestudeerd in de natuurkunde en sterrenkunde. De bekendste voorbeelden zijn het proton (een waterstofatoom zonder zijn elektron, H+ of p) en het α-deeltje (een heliumkern zonder elektronen, He2+ of α). Deze deeltjes komen in de natuur voor in de zonnewind.

In een gas kan ionisatie plaatsvinden door energie toe te voeren met behulp van bijvoorbeeld elektrische stroom. Bliksem is een voorbeeld van een heftige ionisatie in de natuur; hierbij vormen geïoniseerde gasatomen een geleidend kanaal voor een stroom die tot miljoenen ampères kan oplopen. Hoog in de atmosfeer kunnen deeltjes van de zon ionisatie van gasatomen veroorzaken, wat de oorzaak is van het noorderlicht. De elektrische lasboog is mogelijk door ionisatie van het gas tussen elektrode en werkstuk.

Deeltjes afkomstig uit een deeltjesversneller kan men van elektronen ontdoen door ze door een kamer te leiden waarin zich een zogeheten strippergas bevindt, dat gemakkelijk extra elektronen opneemt.

Scheikunde en biologie[bewerken]

In de scheikunde en biologie beschouwt men doorgaans "ionen" die zich in een waterige oplossing bevinden. Is het ion positief geladen, dan spreekt men van een kation, is het negatief geladen, van een anion. Hun namen ontlenen zij aan het feit dat bij in de oplossing geplaatste elektroden het negatieve anion zich naar de positieve anode beweegt en het positieve kation naar de negatieve kathode. Doordat de massa van een elektron gering is, is de massa van een ion vrijwel gelijk aan de atoom- of molecuulmassa.

Zouten die in water oplosbaar zijn, vormen daarin vaak ionen, en wel in paren: een positief geladen (metaal)ion en een negatief geladen zuurrestion (niet-metaal). Een voorbeeld is keukenzout in water: de vaste stof NaCl valt uiteen in Na+ en Cl. Een uitzondering op het feit dat positief geladen ionen van metalen afkomstig zijn, is het positief geladen ammonium-ion (NH4+). Ammonium bestaat uit de niet-metalen stikstof (N) en waterstof (H). In tegenstelling tot de meeste geladen combinaties van niet-metalen, is dit ion positief geladen. Het ammonium-ion is een bijzonder ion omdat het bestaat uit een basisch ammoniakmolecuul (NH3) dat een proton, zuur deeltje, (H+) heeft opgenomen.