Wikipedia

Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Ion”

Duyệt lịch sử tương tác
← Thay đổi trướcThay đổi sau →
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
Trực quanMã wiki
Thẻ: Đã bị lùi lại Trình soạn thảo mã nguồn 2017
n Đã lùi lại sửa đổi của Bangchuong (Thảo luận) quay về phiên bản cuối của Tuanminh01
Thẻ: Lùi tất cả
Dòng 1:
{{chú thích trong bài}}
'''Ion''' ( {{IPAc-en|ˈ|aɪ|ɒ|n|,_|-|ən
}} ) <ref>[http://www.collinsdictionary.com/dictionary/english/ion "Ion"] entry in ''[[Collins English Dictionary]]''.</ref> là [[nguyên tử]] hoặc [[phân tử]] có [[điện tích]] thuần. Vì điện tích của electron (được coi là âm theo quy ước) bằng và ngược dấu với điện tích của proton (được coi là dương theo quy ước), điện tích thuần của một ion khác không do tổng số [[electron]] của nó không bằng tổng số của nó. số [[proton]] . Một [[Ion|cation]] là một ion mang điện tích dương, có ít electron hơn proton, trong khi [[Ion|anion]] mang điện âm, có nhiều electron hơn proton. Do điện tích trái dấu của chúng, các cation và anion hút nhau và dễ dàng tạo thành [[Hợp chất ion|các hợp chất ion]] .
'''Ion''' hay '''điện tích''' là một [[nguyên tử]] hay nhóm nguyên tử bị mất hay thu nhận thêm được một hay nhiều [[electron]]. Một ion mang điện tích âm, khi nó thu được một hay nhiều electron, được gọi là '''anion''' hay '''điện tích âm''', và một ion mang điện tích dương khi nó mất một hay nhiều electron, được gọi là '''cation''' hay điện tích dương. Quá trình tạo ra các ion hay điện tích gọi là '''ion hóa'''.
 
Các nguyên tử hay nhóm nguyên tử bị ion hóa được biểu diễn dưới dạng các số viết nhỏ lên trên, bên phải ký hiệu của nguyên tử hay nhóm nguyên tử, thể hiện số lượng electron mà nó thu được hay mất đi (nếu lớn hơn 1) và dấu + hay − tùy theo nó mất hay thu được (các) electron. Trong trường hợp mất hay thu được chỉ một electron thì không cần ghi giá trị số. Ví dụ H<sup>+</sup> hay Cl<sup>−</sup>.
Các ion chỉ bao gồm một nguyên tử được gọi là ion nguyên tử hoặc [[Ion đơn nguyên tử|đơn nguyên tử]], trong khi hai hoặc nhiều nguyên tử tạo thành ion phân tử hoặc [[ion đa nguyên tử]] . Trong trường hợp ion hóa vật lý trong chất lỏng (khí hoặc chất lỏng), các "cặp ion" được tạo ra do va chạm tự phát giữa các phân tử, trong đó mỗi cặp được tạo ra bao gồm một điện tử tự do và một ion dương. <ref name="knoll">{{Chú thích sách|title=Radiation detection and measurement|last=Knoll|first=Glenn F|date=1999|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-07338-3|edition=3rd|location=New York}}</ref> Các ion cũng được tạo ra bởi các tương tác hóa học, chẳng hạn như sự hòa tan của [[Muối (hóa học)|muối]] trong chất lỏng, hoặc bằng các cách khác, chẳng hạn như cho [[Điện một chiều|dòng điện]] một [[Điện một chiều|chiều]] qua dung dịch dẫn điện, hòa tan một [[Anode|cực dương]] thông qua [[Điện li|quá trình ion hóa]] .
 
Các [[kim loại]] có xu hướng tạo ra các [[Cation amoni bậc bốn|cation]] (mất đi electron) trong khi các [[phi kim|phi kim loại]] có xu hướng tạo ra anion, ví dụ [[natri]] tạo ra cation Na<sup>+</sup> trong khi [[clo]] tạo ra các anion Cl<sup>-</sup>.
== Lịch sử khám phá ==
Từ ''ion'' bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp ἰόν, ''ion'', "đi", phân từ hiện tại của ἰέναι, ''ienai'', "đi". Thuật ngữ này đã được giới thiệu (sau một gợi ý bằng tiếng Anh [[Nhà bác học|học giả]] [[William Whewell]] <ref name="whewell">{{Chú thích sách|url=https://books.google.com/books?id=9lknVoNGj30C&q=The%20Correspondence%20of%20Michael%20Faraday%20whewell&pg=PA183|title=The Correspondence of Michael Faraday, Vol. 2: 1832-1840|year=1991|isbn=9780863412493|editor-last=Frank A. J. L. James|page=183}}</ref> ) bởi nhà vật lý học tiếng Anh và hóa học [[Michael Faraday]] năm 1834 cho loài lúc bấy giờ chưa biết mà ''đi'' từ một [[điện cực]] vào khác thông qua một môi trường nước. <ref>{{Chú thích video|url=https://www.bbc.co.uk/history/historic_figures/faraday_michael.shtml|title=Michael Faraday (1791-1867)|publisher=[[BBC]]|place=UK}}</ref> <ref>{{Chú thích web|url=http://www.etymonline.com/index.php?term=ion|tựa đề=Online etymology dictionary|ngày truy cập=2011-01-07}}</ref> Faraday không biết bản chất của những loài này, nhưng ông biết rằng vì kim loại hòa tan và đi vào dung dịch ở một điện cực và kim loại mới sinh ra từ dung dịch ở điện cực kia; rằng một số loại chất đã di chuyển trong dung dịch trong một dòng điện. Điều này truyền tải vật chất từ nơi này sang nơi khác. Tương ứng với Faraday, Whewell cũng đặt ra các từ ''[[Anode|cực dương]]'' và ''[[Cathode|cực âm]]'', cũng như ''anion'' và ''cation'' là các ion bị hút vào các điện cực tương ứng. <ref name="whewell" />
 
== Năng lượng ion hóa ==
Trong luận văn năm 1884, [[Svante Arrhenius]] đã đưa ra lời giải thích của mình về thực tế là các muối tinh thể rắn [[Phân ly (hóa học)|phân ly]] thành các hạt mang điện ghép đôi khi hòa tan, nhờ đó ông đã giành được giải Nobel Hóa học năm 1903. <ref>{{Chú thích web|url=https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1903/index.html|tựa đề=The Nobel Prize in Chemistry 1903|website=www.nobelprize.org}}</ref> Arrhenius 'giải thích rằng khi tạo thành dung dịch, muối phân ly thành các ion Faraday. Arrhenius đề xuất rằng các ion được hình thành ngay cả khi không có dòng điện. <ref name="columbia">{{Chú thích sách|url=https://archive.org/details/newcolumbiaencyc00harr/page/155|title=The New Columbia Encyclopedia|date=1975|publisher=[[Columbia University]]|isbn=978-0-231-03572-9|editor-last=Harris|editor-first=William|edition=4th|location=New York City|page=[https://archive.org/details/newcolumbiaencyc00harr/page/155 155]|editor-last2=Levey|editor-first2=Judith}}</ref> <ref name="EncBrit">{{Chú thích sách|title=The New Encyclopædia Britannica|last=Goetz|first=Philip W.|date=1992|work=Chicago: Encyclopaedia Britannica Inc|publisher=[[Encyclopædia Britannica, Inc.]]|isbn=978-0-85229-553-3|editor-last=McHenry|editor-first=Charles|edition=15|volume=1|location=Chicago|page=587|bibcode=1991neb..book.....G}}</ref> <ref name="SciBio">{{Chú thích sách|title=Dictionary of Scientific Biography|date=1970|publisher=[[Charles Scribner's Sons]]|isbn=978-0-684-10112-5|editor-last=Cillispie|editor-first=Charles|edition=1|location=New York City|pages=296–302}}</ref>
Năng lượng cần thiết để tạo ra cation bằng cách loại bỏ electron từ một nguyên tử trung hòa về điện là '''[[năng lượng ion hóa]]'''. Nói chung, năng lượng ion hóa thứ n của nguyên tử là năng lượng cần để loại bỏ electron thứ n sau khi n - 1 electron trước đã bị loại bỏ.
 
Mỗi một năng lượng ion hóa kế tiếp là lớn hơn một cách đáng kể so với năng lượng ở mức trước đó. Đặc biệt, sự thay đổi năng lượng tăng lên một cách đột ngột khi các electron của một lớp [[obitan]] nào đó trong nguyên tử đã bị loại bỏ hết. Vì lý do này, các cation có xu hướng được tạo ra theo hướng bỏ hết các electron của cùng một lớp obitan. Ví dụ, natri được tìm thấy như là Na<sup>+</sup>, nhưng không phải là Na<sup>2+</sup> vì cần năng lượng lớn để ion hóa. Tương tự, magiê được tìm thấy như là Mg<sup>2+</sup>, mà không phải là Mg<sup>3+</sup>, và nhôm có thể tồn tại ở dạng cation Al<sup>3+</sup>. Khi một nhóm các nguyên tử thu được các electron, chúng cũng trở thành các ion, chẳng hạn như SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>.
== Đặc điểm ==
Các ion ở trạng thái giống khí của chúng có tính phản ứng cao và sẽ nhanh chóng tương tác với các ion mang điện tích trái dấu để tạo ra các phân tử trung hòa hoặc muối ion. Các ion cũng được tạo ra ở trạng thái lỏng hoặc rắn khi các muối tương tác với dung môi (ví dụ, nước) để tạo ra ''các ion solvat hóa'', ổn định hơn, vì các lý do liên quan đến sự kết hợp của [[năng lượng]] và sự thay đổi [[Entropy|entropi]] khi các ion di chuyển ra xa nhau. tương tác với chất lỏng. Những loài ổn định này thường được tìm thấy trong môi trường ở nhiệt độ thấp. Một ví dụ phổ biến là các ion có trong nước biển, có nguồn gốc từ các muối hòa tan.
 
== Lịch sử ==
Là các vật mang điện, các ion bị hút bởi các điện tích trái dấu (dương sang âm, và ngược lại) và bị đẩy bởi các điện tích tương tự. Khi chúng chuyển động, quỹ đạo của chúng có thể bị lệch bởi [[từ trường]] .
Các ion lần đầu tiên được lý thuyết hóa bởi [[Michael Faraday]] khoảng năm [[1830]], để miêu tả các thành phần của phân tử mà chuyển động về phía [[anốt|anion]] hay [[ca-tốt|cation]]. Tuy nhiên, cơ chế mà các chuyển động này có thể diễn ra đã không được miêu tả cho đến tận năm [[1884]] khi [[Svante August Arrhenius]] trong luận án tiến sĩ của mình trong trường [[đại học tổng hợp Uppsala]] đã miêu tả chúng. Lý thuyết của ông ban đầu đã không được chấp nhận (ông nhận được học vị tiến sĩ với điểm thấp nhất để được vượt qua) nhưng luận án tiến sĩ của ông đã đoạt [[giải Nobel]] về hóa học năm [[1903]].
 
== Ngôn từ học ==
Các electron, do khối lượng nhỏ hơn và do đó có đặc tính lấp đầy không gian lớn hơn như [[sóng vật chất]], xác định kích thước của các nguyên tử và phân tử sở hữu bất kỳ electron nào. Do đó, các anion (ion mang điện tích âm) lớn hơn phân tử hoặc nguyên tử mẹ, do (các) electron dư đẩy nhau và tăng thêm kích thước vật lý của ion, vì kích thước của nó được xác định bởi [[Orbital nguyên tử|đám mây electron]] của nó. Các cation nhỏ hơn nguyên tử hoặc phân tử mẹ tương ứng do kích thước nhỏ hơn của đám mây electron. Một cation cụ thể (của hydro) không chứa electron, và do đó bao gồm một proton duy nhất - ''nhỏ'' hơn nhiều so với nguyên tử hydro mẹ.
Từ ''ion'' đã được đặt tên bởi [[Michael Faraday]], từ tiếng Hy Lạp ''{{polytonic|ἰόν}}'', động tính từ thời hiện tại của ''{{polytonic|ἰέναι}}'', "chuyển động", vì thế là "người đi lại". Danh pháp này dựa trên xu hướng của các anion chuyển động về phía anốt, và của các cation chuyển động về phía catốt. Vì thế, anion (''{{polytonic|ἀνιόν}}'') và cation (''κ{{polytonic|ατιόν}}'') có nghĩa là "(một thứ) đi lên" và "(một thứ) đi xuống", một cách tương ứng, và ''anốt'', ''{{polytonic|ἄνοδος}}'', và ''catốt'', ''κ{{polytonic|άθοδος}}'', có nghĩa là "đi lên" và "đi xuống", tương ứng từ ''{{polytonic|ὁδός}}'', "đường".
 
=== Anion và cation ===
[[Tập tin:Ions.svg|liên_kết=https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp%20tin:Ions.svg|nhỏ|[[Nguyên tử hiđro|Nguyên tử hydro]] (giữa) chứa một [[proton]] và một [[electron]] độc thân. Sự loại bỏ điện tử tạo ra một cation (trái), trong khi thêm một điện tử sẽ tạo ra một anion (phải). Anion hydro, với đám mây hai điện tử được tổ chức lỏng lẻo, có bán kính lớn hơn nguyên tử trung hòa, bán kính này lớn hơn nhiều so với proton trần của [[Ion|cation]] . Hydro tạo thành cation điện tích + 1 duy nhất không có electron, nhưng ngay cả các cation (không giống như hydro) vẫn giữ một hoặc nhiều electron vẫn nhỏ hơn các nguyên tử hoặc phân tử trung hòa mà chúng được tạo ra.]]
Vì điện tích trên proton có độ lớn bằng điện tích trên electron nên điện tích thuần trên ion bằng số proton trong ion trừ đi số electron.
Một {{Visible anchor|anion}} (-) ( {{IPAc-en|ˈ|æ|n|,|aɪ|.|ən
}} ), từ ἄνω từ tiếng Hy Lạp ''(ánō),'' có nghĩa là "lên", <ref>{{Chú thích web|url=http://oxfordindex.oup.com/view/10.1093/oi/authority.20110803095414154|tựa đề=Oxford Reference: OVERVIEW anion|tác giả=[[Oxford University Press]]|ngày=2013|nhà xuất bản=oxfordreference.com}}</ref> là một ion với các electron hơn proton, cho nó một điện tích âm ròng ( vì electron mang điện tích âm và proton mang điện tích dương). <ref>{{Chú thích web|url=http://ruby.colorado.edu/~smyth/G101-2.html|tựa đề=Atoms and Elements, Isotopes and Ions|tác giả=[[University of Colorado Boulder]]|ngày=November 21, 2013|nhà xuất bản=colorado.edu}}</ref>
 
Một {{Visible anchor|cation}} (+) ( {{IPAc-en|ˈ|k|æ|t|,|aɪ|.|ən
}} ), từ κάτω từ tiếng Hy Lạp ''(Kato),'' có nghĩa là "xuống", <ref>{{Chú thích web|url=http://oxfordindex.oup.com/view/10.1093/oi/authority.20110803095555447|tựa đề=Oxford Reference: OVERVIEW cation|tác giả=[[Oxford University Press]]|ngày=2013|nhà xuất bản=oxfordreference.com}}</ref> là một ion với các electron ít hơn proton, cho nó một điện tích dương. <ref>{{Chú thích web|url=http://www.usouthal.edu/geology/haywick/GY111/111-4.pdf|tựa đề=Elemental Chemistry|tác giả=Douglas W. Haywick, Ph.D.|tác giả 2=University of South Alabama|lk tác giả 2=University of South Alabama|ngày=2007–2008|nhà xuất bản=usouthal.edu}}</ref>
 
Có những tên bổ sung được sử dụng cho các ion có nhiều điện tích. Ví dụ, một ion có điện tích −2 được gọi là [[Ion|dianion]] và ion có điện tích +2 được gọi là [[Từ điển|dication]] . [[Zwitterion]] là một phân tử trung hòa với các điện tích âm và dương ở các vị trí khác nhau trong phân tử đó. <ref>{{Chú thích web|url=http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/1biochem/amino2.html#zwitter|tựa đề=Amino Acids|tác giả=[[Purdue University]]|ngày=November 21, 2013|nhà xuất bản=purdue.edu}}</ref>
 
Các cation và anion được đo bằng [[bán kính ion]] của chúng và chúng khác nhau về kích thước tương đối: “Các cation đều nhỏ, hầu hết chúng có bán kính nhỏ hơn 10 <sup>−10</sup> m (10 <sup>−8</sup> cm). Nhưng hầu hết các anion đều lớn, cũng như anion Trái đất phổ biến nhất, là [[Ôxy|oxy]] . Từ thực tế này, rõ ràng là hầu hết không gian của một [[tinh thể]] bị chiếm bởi anion và các cation phù hợp với không gian giữa chúng. " <ref>[[Frank Press]] & Raymond Siever (1986) ''Earth'', 14th edition, p. 63, [[WH Freeman và Công ty|W.H. Freeman and Company]] {{ISBN|0-7167-1743-3}}</ref>
 
Thuật ngữ ''anion'' và ''cation'' (cho các ion lần lượt di chuyển đến cực dương và cực âm trong quá trình điện phân) được [[Ion|Michael Faraday đưa ra vào năm 1834]] .
 
=== Xuất hiện trong tự nhiên ===
Các ion có mặt ở khắp nơi trong [[tự nhiên]]{{Cần chú thích|date=September 2020}} và chịu trách nhiệm cho các hiện tượng đa dạng từ sự phát quang của Mặt trời đến sự tồn tại của [[Tầng điện li|tầng điện ly]] của Trái đất. Các nguyên tử ở trạng thái ion của chúng có thể có màu khác với các nguyên tử trung tính, và do đó sự hấp thụ ánh sáng của các ion kim loại tạo ra màu sắc của [[Ngọc|đá quý]] . Trong cả hóa học vô cơ và hữu cơ (bao gồm cả hóa sinh), sự tương tác của nước và ion là vô cùng quan trọng{{Cần chú thích|date=September 2020}} ; một ví dụ là năng lượng thúc đẩy sự phân hủy adenosine triphosphate ( [[Adenosine triphosphat|ATP]] ){{Cần giải thích|date=September 2020}} . Các phần sau đây mô tả các bối cảnh trong đó các ion có đặc điểm nổi bật; chúng được sắp xếp theo tỷ lệ chiều dài vật lý giảm dần, từ quy mô thiên văn đến hiển vi.
 
== Công nghệ liên quan ==
Các ion có thể được điều chế phi hóa học bằng cách sử dụng các [[Nguồn ion|nguồn ion khác nhau]], thường liên quan đến [[Hiệu điện thế|điện áp]] hoặc nhiệt độ cao. Chúng được sử dụng trong vô số thiết bị như [[Phương pháp khối phổ|máy đo khối phổ]], [[Quang phổ kế phát xạ|máy đo phổ phát xạ quang học]], [[máy gia tốc hạt]], máy [[cấy ion]] và [[động cơ ion]] .
 
Là các hạt tích điện phản ứng, chúng cũng được sử dụng trong việc [[Máy tạo ion không khí|lọc không khí]] bằng cách phá vỡ vi khuẩn và trong các vật dụng gia đình như [[máy dò khói]] .
 
Vì tín hiệu và sự trao đổi chất trong các sinh vật được điều khiển bởi một gradient ion chính xác qua các [[Màng tế bào|màng]], sự gián đoạn của gradient này góp phần làm chết tế bào. Đây là một cơ chế phổ biến được khai thác bởi các [[chất diệt khuẩn]] tự nhiên và nhân tạo, bao gồm các [[kênh ion]] [[gramicidin]] và [[Amphotericin B|amphotericin]] (một loại [[thuốc diệt nấm]] ).
 
Các ion hòa tan vô cơ là một thành phần của [[tổng chất rắn hòa tan]], một chỉ số được biết đến rộng rãi về [[chất lượng nước]] .
 
=== Phát hiện bức xạ ion hóa ===
[[Tập tin:Ion_chamber_operation.gif|liên_kết=https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp%20tin:Ion_chamber_operation.gif|phải|nhỏ|300x300px|Giản đồ của một buồng ion, cho thấy sự trôi dạt của các ion. Các electron trôi nhanh hơn các ion dương do khối lượng của chúng nhỏ hơn nhiều. <ref name="knoll2">{{Chú thích sách|title=Radiation detection and measurement|last=Knoll|first=Glenn F|date=1999|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-07338-3|edition=3rd|location=New York}}</ref>]]
[[Tập tin:Electron_avalanche.gif|liên_kết=https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp%20tin:Electron_avalanche.gif|nhỏ|300x300px|Hiệu ứng tuyết lở giữa hai điện cực. Sự kiện ion hóa ban đầu giải phóng một điện tử, và mỗi vụ va chạm tiếp theo giải phóng một điện tử khác, do đó hai điện tử xuất hiện sau mỗi vụ va chạm: điện tử ion hóa và điện tử được giải phóng.]]
Hiệu ứng ion hóa của bức xạ trên một chất khí được sử dụng rộng rãi để phát hiện các bức xạ như [[Hạt alpha|tia alpha]], [[Hạt beta|beta]], [[Tia gamma|gamma]] và [[Tia X|X.]] Sự kiện ion hóa ban đầu trong các dụng cụ này dẫn đến sự hình thành "cặp ion"; một ion dương và một điện tử tự do, do tác động của ion bởi bức xạ lên các phân tử khí. [[Buồng ion|Buồng ion hóa]] là thiết bị phát hiện đơn giản nhất trong số các máy dò này, và thu thập tất cả các điện tích được tạo ra bởi ''sự ion hóa trực tiếp'' trong chất khí thông qua việc áp dụng điện trường. <ref name="knoll3">{{Chú thích sách|title=Radiation detection and measurement|last=Knoll|first=Glenn F|date=1999|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-07338-3|edition=3rd|location=New York}}</ref>
 
Ống [[Ống Geiger – Müller|Geiger-Müller]] và máy [[Bộ đếm tỷ lệ|đếm tỷ lệ]] đều sử dụng một hiện tượng được gọi là [[Townsend tuyết lở|tuyết lở Townsend]] để nhân hiệu ứng của sự kiện ion hóa ban đầu bằng hiệu ứng thác theo đó các điện tử tự do được cung cấp đủ năng lượng bởi điện trường để giải phóng thêm các điện tử bằng cách tác động của ion.
 
== Hóa học ==
 
=== Biểu thị trạng thái tích điện ===
[[Tập tin:Ions_notation.svg|liên_kết=https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp%20tin:Ions_notation.svg|phải|nhỏ|Các ký hiệu tương đương cho một nguyên tử [[sắt]] (Fe) bị mất hai điện tử, được gọi là sắt 2 .]]
Khi viết [[công thức hóa học]] cho một ion, điện tích thực của nó được viết ở dạng siêu ký hiệu ngay sau cấu trúc hóa học của phân tử / nguyên tử. Điện tích thuần được viết với độ lớn ''trước'' dấu; nghĩa là, một cation tích điện kép được biểu thị là '''2+''' thay vì '''+2''' . Tuy nhiên, độ lớn của điện tích bị bỏ qua đối với các phân tử / nguyên tử mang điện đơn lẻ; ví dụ, cation [[natri]] được ghi là Na<sup>+</sup> ''chứ không phải'' Na<sup>1+</sup> .
 
Một cách thay thế (và có thể chấp nhận được) để hiển thị một phân tử / nguyên tử có nhiều điện tích là vẽ ra các dấu hiệu nhiều lần, điều này thường thấy với các kim loại chuyển tiếp. Các nhà hóa học đôi khi khoanh tròn dấu hiệu; đây chỉ là cây cảnh và không thay đổi ý nghĩa hóa học. Cả ba cách viết {{Chem|Fe|2+}}, Fe {{Sup|++}}, và Fe {{Math|<small>{{sup|⊕⊕}}</small>}} trong hình, do đó tương đương.
[[Tập tin:Ions_notation2.svg|liên_kết=https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp%20tin:Ions_notation2.svg|nhỏ|Hỗn hợp chữ số La mã và ký hiệu điện tích cho ion [[uranyl]] . Trạng thái oxy hóa của kim loại được biểu thị dưới dạng các chữ số La Mã viết trên, trong khi điện tích của toàn bộ phức chất được thể hiện bằng ký hiệu góc cùng với độ lớn và dấu của điện tích thực.]]
Các ion đơn nguyên tử đôi khi cũng được ký hiệu bằng chữ số La Mã, đặc biệt là trong [[Vạch quang phổ|quang phổ học]] ; ví dụ, {{Chem|Fe|2+}} ở trên đôi khi được gọi là Fe ( {{Math|Ⅲ}} ) hoặc Fe <sup>{{Math|Ⅲ}}</sup>, trong đó chữ số La mã {{Math|Ⅰ}} là trạng thái trung tính và tất cả các ion hóa đều lớn hơn một chữ số so với số chuẩn. Chữ số La mã biểu thị ''[[Trạng thái ôxy hóa|trạng thái oxy hóa]] chính thức'' của một nguyên tố, trong khi các chữ số Ấn-Ả Rập được viết trên biểu thị điện tích thực. Do đó, hai ký hiệu có thể trao đổi cho các ion đơn nguyên tử, nhưng các chữ số La Mã ''không'' thể áp dụng cho các ion đa nguyên tử. Tuy nhiên, có thể trộn các ký hiệu cho trung tâm kim loại riêng lẻ với một phức đa nguyên tử, như trong ví dụ về ion uranyl.
 
=== Các lớp phụ ===
Nếu một ion chứa [[Electron độc thân|các điện tử chưa ghép đôi]], nó được gọi là ion ''[[Gốc tự do|gốc]]'' . Cũng giống như các gốc không tích điện, các ion gốc rất dễ phản ứng. Các ion đa nguyên tử có chứa oxy, chẳng hạn như cacbonat và sunfat, được gọi là ''[[oxyanion]]'' . Các ion phân tử chứa ít nhất một liên kết cacbon với hydro được gọi là ''ion hữu cơ'' . Nếu điện tích trong một ion hữu cơ chính thức tập trung vào một cacbon, nó được gọi là ''[[cacbocation]]'' (nếu tích điện dương) hoặc ''[[Cacbanion|carbanion]]'' (nếu tích điện âm).
 
=== Sự hình thành ===
 
==== Sự hình thành các ion đơn nguyên tử ====
Các ion đơn nguyên tử được hình thành do sự tăng thêm hoặc mất đi của các electron đối với [[Electron hóa trị|lớp vỏ hóa trị]] ( [[Electron hóa trị|lớp electron]] ngoài cùng) trong nguyên tử. Các lớp vỏ bên trong của nguyên tử chứa đầy các electron liên kết chặt chẽ với [[Hạt nhân nguyên tử|hạt nhân nguyên tử mang]] điện tích dương, và do đó không tham gia vào loại tương tác hóa học này. Quá trình nhận hoặc mất electron từ một nguyên tử hoặc phân tử trung hòa được gọi là ''quá trình ion hóa'' .
 
Nguyên tử có thể bị ion hóa bằng cách bắn phá bằng [[bức xạ]], nhưng quá trình ion hóa thường gặp hơn trong [[hóa học]] là sự chuyển electron giữa các nguyên tử hoặc phân tử. Việc chuyển giao này thường được thúc đẩy bởi việc đạt được các cấu hình điện tử ổn định ("đóng vỏ"). Nguyên tử sẽ tăng hoặc mất electron tùy thuộc vào hành động nào tốn ít năng lượng nhất.
 
Ví dụ, một nguyên tử [[natri]], Na, có một electron độc thân trong lớp vỏ hóa trị của nó, bao quanh 2 lớp vỏ bên trong ổn định, chứa đầy 2 và 8 electron. Vì những lớp vỏ được lấp đầy này rất ổn định, một nguyên tử natri có xu hướng mất thêm điện tử và đạt được cấu hình ổn định này, trở thành cation natri trong quá trình
 
Na → {{chem|Na|+}} + e<span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:left"><span style="font-size:inherit;line-height:inherit;vertical-align:baseline">&#x2212;</span></span>
 
Mặt khác, nguyên tử [[clo]], Cl, có 7 electron trong lớp vỏ hóa trị của nó, nên so với lớp vỏ bền, chứa đầy 8 electron thì nó còn thiếu 1. Do đó, một nguyên tử clo có xu hướng ''thu được'' thêm một điện tử và đạt được cấu hình 8 điện tử ổn định, trở thành anion clorua trong quá trình:
 
Cl + e<span style="display:inline-block;margin-bottom:-0.3em;vertical-align:0.8em;line-height:1.0em;font-size:80%;text-align:left"><span style="font-size:inherit;line-height:inherit;vertical-align:baseline">&#x2212;</span></span>→ {{chem|Cl|-}}
 
Động lực này là nguyên nhân khiến natri và clo trải qua một phản ứng hóa học, trong đó điện tử "phụ" được chuyển từ natri sang clo, tạo thành cation natri và anion clorua. Mang điện trái dấu, các cation và anion này hình thành [[liên kết ion]] và kết hợp với nhau để tạo thành [[natri clorua]], NaCl, thường được gọi là muối ăn.
 
==== Sự hình thành các ion đa nguyên tử và phân tử ====
[[Tập tin:Nitrate-ion-elpot.png|liên_kết=https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp%20tin:Nitrate-ion-elpot.png|phải|nhỏ|Bản đồ [[Điện thế|điện thế tĩnh điện]] của [[Nitrat|ion nitrat]] ( {{Chem|NO|3|−}}). Vỏ 3 chiều đại diện cho một [[mặt đẳng thế]] tùy ý.]]
Các ion đa nguyên tử và phân tử thường được hình thành do sự thêm hoặc mất của các ion nguyên tố như proton, {{Chem|H|+}} , trong các phân tử trung tính. Ví dụ, khi [[amoniac]], {{Chem|NH|3}} chấp nhận một proton, {{Chem|H|+}} —Một quá trình được gọi là [[proton hóa]] — nó tạo thành ion [[amoni]], {{Chem|NH|4|+}}. Amoniac và amoni có cùng số electron về cơ bản cùng một [[Cấu hình electron|cấu hình điện tử]], nhưng amoni có thêm một proton mang lại cho nó một điện tích dương thuần.
 
Amoniac cũng có thể mất điện tử để thu được điện tích dương, tạo thành ion {{Chem|NH|3|+}}. Tuy nhiên, ion này không ổn định, vì nó có một [[Electron hóa trị|lớp vỏ hóa trị]] không hoàn toàn xung quanh nguyên tử nitơ, làm cho nó trở thành một ion [[Gốc tự do|gốc]] phản ứng rất mạnh.
 
Do tính không ổn định của các ion gốc, các ion đa nguyên tử và phân tử thường được hình thành bằng cách thu hoặc mất các ion nguyên tố như {{Chem|H|+}}, chứ không phải tăng hoặc mất electron. Điều này cho phép phân tử duy trì cấu hình điện tử ổn định của nó trong khi vẫn thu được điện tích.
 
==== Tiềm năng ion hóa ====
[[Năng lượng]] cần thiết để tách một điện tử ở trạng thái năng lượng thấp nhất của nó ra khỏi nguyên tử hoặc phân tử khí có điện tích thuần nhỏ hơn được gọi là thế ''ion hóa'', hay ''năng lượng ion hóa'' . Năng lượng ion hóa thứ ''n'' của nguyên tử là năng lượng cần thiết để tách electron thứ ''n'' của nó sau khi ''n - 1'' electron đầu tiên đã bị tách ra.
 
Năng lượng ion hóa của mỗi lần liên tiếp lớn hơn lần trước rõ rệt. Sự gia tăng đặc biệt lớn xảy ra sau khi bất kỳ khối [[Orbital nguyên tử|obitan nguyên tử]] nào đã cho hết electron. Vì lý do này, các ion có xu hướng hình thành theo cách khiến chúng có đầy đủ các khối quỹ đạo. Ví dụ, natri có một ''[[Electron hóa trị|điện tử hóa trị]]'' ở lớp vỏ ngoài cùng của nó, vì vậy ở dạng ion hóa, nó thường được tìm thấy với một điện tử bị mất, là {{Chem|Na|+}}. Ở phía bên kia của bảng tuần hoàn, clo có bảy điện tử hóa trị, vì vậy ở dạng ion hóa, nó thường được tìm thấy với một điện tử thu được, là {{Chem|Cl|-}}. Cesium có năng lượng ion hóa đo được thấp nhất trong tất cả các nguyên tố và helium có năng lượng lớn nhất. <ref name="lenntech.com">[http://www.lenntech.com/Periodic-chart-elements/ionization-energy.htm Chemical elements listed by ionization energy]. Lenntech.com</ref> Nói chung, năng lượng ion hóa của [[kim loại]] thấp hơn nhiều so với năng lượng ion hóa của [[phi kim]], đó là lý do tại sao nói chung, kim loại sẽ mất electron để tạo thành ion mang điện dương và phi kim sẽ nhận electron để tạo thành ion mang điện tích âm.
 
=== Liên kết ion ===
{{chính|Liên kết ion}}
''Liên kết ion'' là một loại [[liên kết hóa học]] hình thành từ lực hút lẫn nhau của các ion mang điện trái dấu. Các ion mang điện tích giống nhau đẩy nhau, và các ion mang điện tích trái dấu hút nhau. Do đó, các ion thường không tự tồn tại mà sẽ liên kết với các ion mang điện tích trái dấu để tạo thành [[Mạng Bravais|mạng tinh thể]] . Hợp chất tạo thành được gọi là ''hợp chất ion'', và được cho là được giữ với nhau bằng ''liên kết ion'' . Trong các hợp chất ion có khoảng cách đặc trưng giữa các ion lân cận mà từ đó có thể tạo ra sự mở rộng không gian và [[bán kính ion]] của các ion riêng lẻ.
 
Loại liên kết ion phổ biến nhất được thấy trong các hợp chất của kim loại và phi kim (trừ [[Khí hiếm|khí trơ]], hiếm khi tạo thành hợp chất hóa học). Các kim loại được đặc trưng bởi có một số lượng nhỏ các electron vượt quá một cấu hình điện tử bền, vỏ kín. Do đó, chúng có xu hướng mất các electron thừa này để đạt được cấu hình ổn định. Tính chất này được gọi là ''[[Độ âm điện|độ nhạy điện]]'' . Mặt khác, phi kim loại được đặc trưng bởi cấu hình electron chỉ thiếu một vài electron so với cấu hình bền. Do đó, chúng có xu hướng thu được nhiều electron hơn để đạt được cấu hình ổn định. Xu hướng này được gọi là ''[[độ âm điện]]'' . Khi một kim loại có độ nhiễm điện cao kết hợp với phi kim có độ âm điện cao, các electron thừa từ nguyên tử kim loại được chuyển sang nguyên tử phi kim thiếu electron. Phản ứng này tạo ra các cation kim loại và anion phi kim, chúng bị hút vào nhau để tạo thành ''[[Muối (hóa học)|muối]]'' .
 
=== Các ion thông thường ===
{{thể loại Commons|Ions}}
 
Lấy từ “https://vi.wikipedia.org/wiki/Ion”