קטיונים ואניונים: מושג, דוגמאות וקשרים יוניים

קטיונים ואניונים הם סוגים של יונים, כלומר אטומים שצברו או איבדו אלקטרונים באמצעות קשרים כימיים.

אטום שיש לו מספר זהה של פרוטונים (מטען חיובי) ואלקטרונים (מטען שלילי) נחשב לניטראלי מבחינה חשמלית. כאשר אטום זה מקבל או מעביר אלקטרונים, הוא נקרא יון אשר בתורו יכול להיות:

• קטיון: אטום שאיבד (או ויתר) על אלקטרונים ולכן טעון חיובי.
• אניון: אטום שצבר (או קיבל) אלקטרונים ולכן הוא טעון שלילית.

קטיון

קטיון הוא אטום שיש לו מטען חיובי מכיוון שיש לו יותר פרוטונים מאשר אלקטרונים.

מתכות אלקליות (ליתיום, נתרן, אשלגן, רובידיום, צזיום ופרנסיום) נוטות ליצור קטיונים מכיוון שיש להן רק אלקטרון אחד בקליפת הערכיות שלהן. משמעות הדבר היא שהאנרגיה הדרושה להסרת אלקטרון זה נמוכה מאוד, מה שהופך את האלמנטים הללו לתגובתיים ביותר.

קטיון מיוצג על ידי הסמל ⁺, בעקבות שם האלמנט. כמות האלקטרונים האבודים מציינת את סוג הקטיון:

• קטיונים עם מטען +1 נקראים חד פעמי.
• קטיונים עם תשלום +2 נקראים bivalents.
• קטיונים עם תשלום +3 נקראים trivalents.

ניתן לזהות סוגי קטיונים גם לפי כמות האותות ⁺. לפיכך, אלמנט המיוצג רק על ידי ⁺ הוא קטיון חד-פעמי, בעוד אחר מיוצג על ידי ⁺⁺⁺ הוא קטיון משולש.

דוגמאות לקטיונים

• אל⁺³ (אֲלוּמִינְיוּם)
• פה⁺² (סִידָן)
• מ"ג⁺² (מגנזיום)
• בְּ⁺¹ (נתרן)
• ק⁺¹ (אֶשׁלָגָן)
• Zn⁺² (אָבָץ)
• Pb⁺⁴ (עוֹפֶרֶת)

אניון

אניון הוא אטום שיש לו מטען שלילי מכיוון שיש לו יותר אלקטרונים מאשר פרוטונים. היסודות של משפחות החנקן, כלקוגנים והלוגנים נוטים ליצור אניונים מכיוון שהם קלים לקבלת אלקטרונים.

אניון מיוצג על ידי הסמל ^-, בעקבות שם האלמנט. כמות האלקטרונים שהתקבלו מציינת את סוג האניון:

• אניונים עם מטען של -1 נקראים חד פעמי.
• אניונים עם מטען -2 מכונים bivalents.
• אניונים עם מטען -3 נקראים טרווילנטים.

כמו בקטיונים, ניתן לזהות אניונים גם לפי כמות האותות ^-. לכן, אלמנט המיוצג רק על ידי ^- הוא אניון חד-ערכי, ואילו אחר מיוצג על ידי ^{- -} הוא אניון דו-ערכי.

דוגמאות לאניונים

• או^-2 (חַמצָן)
• נ^-3 (אזייד)
• F^-1 (פלוּאוֹרִיד)
• br^-1 (בְּרוֹמִיד)
• ס^-2 (גוֹפרִית)
• קל^-1 (כלוריד)

קשרים יוניים

קשרים יוניים או קשרים אלקטרוולנטיים הם קשרים המתרחשים בין קטיונים לאניונים.

אלמנטים יכולים לקבל, למסור או לחלוק אלקטרונים באופן שקליפת האנרגיה האחרונה שלהם כוללת 8 אלקטרונים. זה ידוע בשם תורת האוקטט.

על פי תיאוריית האוקטט, אטומים נוטים להתייצב כאשר ישנם 8 אלקטרונים בקליפת הערכיות (מעטפת אלקטרונים אחרונה). לפיכך, מכיוון שהם טעונים באופן חיובי, קטיונים נקשרים לאניונים טעונים שלילית. בדרך זו, אטומים מוותרים על אלקטרונים או מקבלים אותם על מנת להשיג שיווי משקל.

הקשרים שנוצרו בין קטיונים לאניונים הם חזקים מאוד ונוטים לתכונות הבאות:

• הם מוצקים ושבירים בתנאים רגילים של טמפרטורה ולחץ;
• בעלי נקודות התכה ורתיחה גבוהות מאוד;
• הממיס הטוב ביותר שלו הוא מים;
• כאשר הם מומסים בנוזלים, הם מוליכים זרם חשמלי.

קשרים יוניים מולידים תרכובות יוניות, כגון נתרן כלורי (מלח שולחן), שנוצר על ידי הקשר Na⁺ (קטיון נתרן) + Cl^- (אניון כלוריד) → NaCl.

דוגמאות לתרכובות יוניות

כמה דוגמאות לתרכובות יוניות הן:

• NaCl - נתרן כלורי (מלח שולחן)
• בְּ₂רק₄ - נתרן גופרתי
• CaCO₃ - סידן פחמתי
• NaNO₃ - סודיום ניטראט

שולחן קטיון

לקרוא^+	לִיתִיוּם	אֱמוּנָה^+2	בַּרזִלִי
בְּ^+	נתרן	שיתוף^+2	קובלט
ק^+	אֶשׁלָגָן	ני^+2	מצופה בניקל
Rb^+	רובידיום	Yn^+2	מַתַכתִי
Cs^+	צזיום	Pb^+2	פלומבוס
(NH4)^+	אַמוֹנִיוּם	Mn^+2	מנגו
אג^+	כסף	נק '^+2	פְּלָטִינָה
תַחַת^+	נְחוֹשֶׁת	דוּ^+3	בִּיסמוּט
Hg^+	כַּספִּיתִי	אל^+3	אֲלוּמִינְיוּם
או^+	זוהר	Cr^+3	כרום
מ"ג^+2	מגנזיום	או^+3	אוריק
פה^+2	סִידָן	אֱמוּנָה^+3	ברזל
אדון^+2	סטרונציום	שיתוף^+3	קובלטיים
תוֹאַר רִאשׁוֹן^+2	בריום	ני^+3	ניקליק
Zn^+2	אָבָץ	Yn^+4	סטאניק
CD^+2	קדמיום	Pb^+4	פלומבי
תַחַת^+2	קופריק	Mn^+4	מנגני
Hg^+2	כספית	נק '^+4	פְּלָטִינָה

שולחן אניונים

F^-	פלוּאוֹרִיד	פ2או7^-4	פירופוספט
קל^-	כלוריד	(ב2)^-	ניטריט
br^-	בְּרוֹמִיד	(ב3)^-	חַנְקָה
אני^-	יודיד	ס^-2	סולפיד
(ClO)^-	היפוכלוריט	(רק4)^-2	סולפט
(CLO2)^-	כלוריט	(רק3)^-2	סולפיט
(CLO3)^-	כלוראט	(ס2או3)^-2	תיוסולפט
(CLO4)^-	פרכלוראט	(ס4או6)^-2	להשתכנע
(BrO)^-	היפוברומיט	(MnO4)^-	פרמנגנט
(BrO3)^-	ברומאט	(MnO4)^-2	מנגנט
(IO)^-	היפואודיט	(SiO3)^-2	מטסיליקט
(IO3)^-	יוד	(SiO4)^-4	אורטוסיליקט
(IO4)^-	תקופתית	(CrO4)^-2	כרומט
(CN)^-	צִיאָנִיד	(CrO7)^-2	דיכרומט
(CNO)^-	ציאנט	(ASO3)^-3	ארסניט
(CNS)^-	תיוציאנאט	(ASO4)^-3	ארסנאט
(Ç2ה3או2)^-	אֲצֵטַט	(SbO3)^-3	אַנטִימוֹן
(CO3)^-2	פַּחמָה	(SbO4)^-3	אנטימונייט
(Ç2או4)^-2	אוקסלט	(BO3)^-3	borate
[Fe (CN)6]^-3	Ferricyanide	(SnO3)^-2	לדלות
[Fe (CN)6]^-4	פרוקיאניד	(SnO2)^-2	פַּח
(אָבָק3)^-	מטאפוספט	(שלום2)^-	אלומיניום
(ח2אָבָק2)^-	היפופוספיט	(PbO^2)^-2	פלומביטו
(HPO3)^-2	פוספיט	(ZnO2)^-2	אָבָץ
(אָבָק4)^-3	אורתופוספט

ראה גם:

• מולקולה
• יונים
• אנרגיה כימית
• מיינן