ИО́НЫ

ИО́НЫ (от греч. ἰών – иду­щий), од­но­атом­ные или мно­го­атом­ные час­ти­цы, не­су­щие элек­трич. за­ряд. За­ряд И. кра­тен эле­мен­тар­но­му элек­трич. за­ря­ду и все­гда це­ло­чис­лен­ный. За­ряд од­но­атом­но­го И. хи­мич. эле­мен­та по чис­лу и зна­ку сов­па­да­ет со сте­пе­нью окис­ле­ния это­го эле­мен­та; за­ряд мно­го­атом­но­го И. ра­вен ал­геб­ра­ич. сум­ме сте­пе­ней окис­ле­ния эле­мен­тов с учё­том чис­ла их ато­мов. По­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ные И. (напр., $\ce{K^+,\, Ca^{2+},\,NH_4^+}$ ) на­зы­ва­ют ка­тио­на­ми (от греч. ϰατι ­ών  – иду­щий вниз), от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ные И. (напр., $\ce{Cl^{–},\, SO_4^{2-}, CH_3COO^{–}}$) – анио­на­ми (от греч. ἀνιῴν  – идущий вверх). Про­цесс об­ра­зо­ва­ния И. на­зы­ва­ет­ся ио­ни­за­ци­ей. Тер­ми­ны «И.», «ка­ти­он» и «ани­он» ввёл в 1834 М. Фа­ра­дей, изу­чав­ший дей­ст­вие элек­трич. по­ля на вод­ные рас­тво­ры разл. хи­мич. со­еди­не­ний. В по­сто­ян­ном элек­трич. по­ле ка­тио­ны пе­ре­ме­ща­ют­ся к от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­но­му элек­тро­ду (ка­то­ду), анио­ны – к по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­но­му элек­тро­ду (ано­ду).

В ви­де са­мо­стоя­тель­ных час­тиц И. мо­гут су­ще­ст­во­вать во всех аг­ре­гат­ных со­стоя­ни­ях ве­ще­ст­ва: в га­зах (см. Ио­ны в га­зах, Ио­ны в ат­мо­сфе­ре), в кри­стал­лах (см. Ион­ные кри­стал­лы), в плаз­ме, в жид­ко­стях – в рас­пла­вах (см. Ион­ные жид­ко­сти) и в рас­тво­рах (см. Элек­тро­ли­ти­че­ская дис­со­циа­ция). И. яв­ля­ют­ся струк­тур­ны­ми еди­ни­ца­ми хи­мич. со­еди­не­ний с ион­ной хи­мич. свя­зью. Та­кие со­еди­не­ния в твёр­дом со­стоя­нии, рас­пла­вах и рас­тво­рах со­сто­ят из ка­тио­нов и анио­нов; напр., хло­рид на­трия $\ce{NaCl}$ – из ка­тио­нов $\ce{Na^+}$ и анио­нов $\ce{Cl^{–}}$, аце­тат ка­лия $\ce{CH_3COOK}$ – из ка­тио­нов $\ce{K^+}$ и анио­нов $\ce{CH_3COO^{–}}$. Не­ко­то­рые со­еди­не­ния с по­ляр­ной ко­ва­лент­ной свя­зью (напр., хло­ро­во­до­род $\ce{HCl}$) при рас­тво­ре­нии в во­де и др. по­ляр­ных рас­тво­ри­те­лях дис­со­ции­ру­ют на И. В за­ви­си­мо­сти от при­ро­ды рас­тво­ри­те­ля и рас­тво­рён­но­го ве­ще­ст­ва со­дер­жа­щие­ся в рас­тво­рах И. мо­гут ли­бо взаи­мо­дей­ст­во­вать с мо­ле­ку­ла­ми рас­тво­ри­те­ля, в ре­зуль­тате че­го во­круг И. фор­ми­ру­ют­ся соль­ват­ные обо­лоч­ки, ли­бо на­хо­дить­ся дос­та­точ­но близ­ко, об­ра­зуя ион­ные па­ры.

И. об­ра­зу­ют­ся при от­ры­ве элек­тро­нов от ато­мов и мо­ле­кул, на­хо­дя­щих­ся в га­зо­вой фа­зе (при этом рас­хо­ду­ет­ся энер­гия ио­ни­за­ции), или в ре­зуль­та­те при­сое­ди­не­ния элек­тро­нов к та­ким ато­мам и мо­ле­ку­лам (энер­гия, за­тра­чи­вае­мая или вы­сво­бо­ж­даю­щая­ся при этом, – срод­ст­во ато­ма или мо­ле­ку­лы к элек­тро­ну). К об­ра­зо­ва­нию И. при­во­дит так­же при­сое­ди­не­ние И. про­сто­го со­ста­ва к ней­траль­ной мо­ле­ку­ле или др. ио­ну. Напр., при при­сое­ди­не­нии ио­на $\ce{H^+}$ к мо­ле­ку­ле во­ды $\ce{H_2O}$ по­лу­ча­ет­ся ион гид­ро­ксо­ния $\ce{H_3O^+}$. Воз­мож­но об­ра­зо­ва­ние И. при раз­ру­ше­нии мо­ле­кул в ре­зуль­та­те тер­мич. или ра­ди­ац. воз­дей­ст­вия. При об­ра­зо­ва­нии И. все­гда со­хра­ня­ет­ся сум­мар­ный пер­во­на­чаль­ный за­ряд уча­ст­вую­щих в этом про­цес­се час­тиц (ес­ли И. об­ра­зо­ва­лись из ней­траль­ных ато­мов или мо­ле­кул, то сум­мар­ный за­ряд всех И. ра­вен ну­лю). Не­ко­то­рые мо­ле­ку­лы, на­хо­дя­щие­ся в рас­тво­рах или кри­стал­лах, ос­та­ва­ясь в це­лом элек­тро­ней­траль­ны­ми, со­дер­жат в разл. уча­ст­ках про­ти­во­по­лож­но за­ря­жен­ные груп­пы (см. Цвит­тер-ио­ны). Ком­плекс, со­стоя­щий из не­сколь­ких ней­траль­ных ато­мов или мо­ле­кул и И., – кла­стер­ный ион.

Хи­мич. ре­ак­ции в рас­тво­ре (или рас­пла­ве) с уча­сти­ем ион­ных со­еди­не­ний обу­слов­ле­ны пе­ре­ме­ще­ни­ем И. в этой сре­де и об­ра­зо­ва­ни­ем ими но­вых ней­траль­ных час­тиц или бо­лее слож­ных И. В жи­вых ор­га­низ­мах И. уча­ст­ву­ют в разл. об­мен­ных про­цес­сах, ре­гу­ля­ции мы­шеч­ных со­кра­ще­ний, пе­ре­да­че нерв­ных им­пуль­сов и т. д. (см., напр., в ст. Ион­ные на­со­сы).