Kas yra jonas?

Jonas yra atomas arba molekulė, kurioje yra daugiau ar mažiau elektronų nei įprastai, todėl jis turi teigiamą arba neigiamą elektros krūvį. Kadangi jonas „nori“ tapti neutralus, įsigydamas arba prarasdamas papildomų elektronų, jis turi įdomių cheminių savybių. Jonai dažniausiai būna tirpalų pavidalu. Yra trys tipai – anijonai, kurie yra neigiamai įkrauti, katijonai, kurie yra teigiamai įkrauti, ir radikalai, arba radikalų jonai, kurie yra labai reaktyvūs dėl didelio laisvųjų elektronų kiekio.

Jonų tirpalas paprastai susidaro, kai tam tikros molekulės, pavyzdžiui, druska, ištirpinamos vandenyje. Sąveika tarp tirpios medžiagos ir tirpiklio molekulių atskiria silpnai sujungtas molekules, tokias kaip druska, į du ar daugiau jonų. Kai druska dedama į vandenį, ji skyla į natrio ir chlorido jonus, kurie abu yra būtini žmogaus gyvybei. Jei žmogus per ilgai negauna druskos, jis galiausiai mirs. Kiti gyvybei būtini jonai (vadinami elektrolitais) yra kalis (K+), kalcis (Ca2+), magnis (Mg2+), vandenilio fosfatas (HPO42−) ir vandenilio karbonatas (HCO3−).

Kiti jonų tirpalai, be ištirpusių druskų, yra rūgštys ir bazės. Pavyzdžiui, vandenilio chlorido rūgštis susidaro ištirpus vandenyje. Vandenilio chloridas skyla į du jonus – H+ ir Cl−. H+ reaguoja su vandeniu ir susidaro H3O+, vandenio jonas, o chloras lieka chlorido jonu. Kadangi jonizacijos procesas baigtas, druskos rūgštis vadinama stipriąja rūgštimi. Rūgščių stiprumas matuojamas pagal tai, kiek jos turi H+ jonų – daug druskos rūgšties, todėl ji yra labai rūgšti. Tiesą sakant, druskos rūgštis gali ištirpti per stiklą ir visus metalus, išskyrus iridį, nors jos korozijos greitis yra lėtas.

Kita jonų tirpalų kategorija yra bazės. Užuot matuojama pagal vandenilio jonų koncentraciją, bazė matuojama pagal hidroksido jonų (OH-) koncentraciją. Vienas iš bazės pavyzdžių yra kalio hidroksidas, kuris yra daugumos minkštų ir skystų muilų cheminis pirmtakas. Ištirpęs vandenyje, kalio hidroksidas sukuria stiprų šarmo tirpalą. Šarmas yra bazės rūšis. Kalio hidroksidas turi daug įdomių cheminių savybių – viena iš jų yra higroskopiškumas (vandenį pritraukiantis), todėl jis yra galingas sausiklis. Kai jis reaguoja su vandeniu, reakcija yra egzoterminė, ty sukuria didelę šilumą.

Paskutinė pagrindinė jonų grupė yra radikalų jonai arba tiesiog radikalai. Radikalų pavyzdžiai yra superoksidas (O2-), kurį imuninė sistema naudoja invaziniams mikroorganizmams naikinti, ir azoto oksidas, kurį organizmas naudoja kaip svarbią signalinę molekulę. Kaip ir rūgštys ir bazės, radikalai yra labai reaktyvūs ir gali būti naudojami chemijoje. Vienas apgailėtinas radikalų aspektas yra tas, kad nedideli kiekiai organizme linkę laikui bėgant suardyti audinius ir taip prisidėti prie senėjimo.