Wat is een ion?
Een ion is een atoom of molecuul met meer of minder elektronen dan normaal, waardoor het een positieve of negatieve elektrische lading krijgt. Omdat een ion "wil" neutraal worden door extra elektronen te verwerven of te verliezen, heeft het interessante chemische kenmerken. Ionen komen meestal in de vorm van oplossingen. Er zijn drie soorten - anionen, die negatief zijn geladen, kationen, die positief zijn geladen, en radicalen, of radicale ionen, die zeer reactief zijn vanwege het hebben van een grote hoeveelheid vrije elektronen.
Een ionenoplossing wordt meestal gemaakt wanneer bepaalde moleculen, zoals zout, worden opgelost in water. De interacties tussen de opgeloste en oplosmiddelmoleculen scheiden zwak gebonden moleculen, zoals zout, in twee of meer ionen. Wanneer zout in water wordt gebracht, breekt het in natrium- en chloride-ionen, die beide essentieel zijn voor het menselijk leven. Als een persoon te lang van zout wordt beroofd, zullen ze uiteindelijk sterven. Andere essentiële levensionen (elektrolyten genoemd) zijn kalium (K + ), calcium (Ca2 + ), magnesium (Mg2 + ), waterstoffosfaat (HPO42 - ) en waterstofcarbonaat (HCO3 - ).
Andere ionenoplossingen naast opgeloste zouten zijn zuren en basen. Bijvoorbeeld wordt zoutzuur gevormd wanneer waterstofchloride wordt opgelost in water. Het waterstofchloride breekt in twee ionen, H + en Cl - . De H + reageert met water om H30 + , hydroniumion te produceren, terwijl het chloor blijft als een chloride-ion. Omdat het ionisatieproces voltooid is, wordt zoutzuur een sterk zuur genoemd . De sterkte van zuren wordt gemeten door hoeveel H + ionen ze hebben - zoutzuur veel, dus het is erg zuur. In feite kan zoutzuur oplossen door glas en alle metalen behalve iridium, hoewel de corrosiesnelheid ervan langzaam is.
Een andere categorie ionenoplossingen zijn basen. In plaats van te worden gemeten door de concentratie van waterstofionen, wordt een base gemeten door de concentratie van hydroxide-ionen (OH - ). Een voorbeeld van een base is kaliumhydroxide, de chemische voorloper van de meeste zachte en vloeibare zepen. Wanneer opgelost in water, produceert kaliumhydroxide een sterke alkalische oplossing. Een alkali is een type base. Kaliumhydroxide heeft een aantal interessante chemische eigenschappen - een daarvan is de hygroscopische (wateraantrekkende) aard, waardoor het een krachtig droogmiddel is. Wanneer het reageert met water, is de reactie exotherm, wat betekent dat het aanzienlijke warmte genereert.
De laatste grote groep ionen zijn radicale ionen, of gewoon radicalen. Voorbeelden van radicalen zijn onder meer superoxide (O2 - ), dat het immuunsysteem gebruikt om binnendringende micro-organismen te doden, en stikstofoxide, dat het lichaam gebruikt als een belangrijk signaalmolecuul. Net als zuren en basen zijn radicalen zeer reactief en hebben ze een aantal toepassingen in de chemie. Een ongelukkig aspect van radicalen is dat sporen in het lichaam de neiging hebben om weefsels na verloop van tijd af te breken, wat bijdraagt aan veroudering.