إذا كانت ذرة أو ذرات تمتلك عدد متوازن من الإكترونات (ذو الشحنة السالبة) والبروتونات (ذو الشحنة الموجبة) فتكون الذرة معتدلة ككل، ولكن عند حدوث خلل بينهم سيتم شحنهم، وهذه الذرات المشحونة تدعى الأيونات.

وعندما يكون عدد الإلكترونات أكبر من عدد البروتونات سيكون الشحنة الكلية للذرة سالب وعندها يدعى بالأنيون، وحتى يتكون الأنيون يتوجب حصول الذرة على إلكترون أو أكثر، عادةً يكون مسحوب من ذرّة آخرى ذات فوى ربط مع إلكتروناتها تكون أضعف، ويكون عدد الإلكترونات المكسوب والشحنة الخاصة للأيون مكتوب بعد الرمز الكيميائي للعنصر، مثل الكلور Cl وعند كسبه لإلكترون واحد يصبح Cl-، بينما الأكسجين يكتسب إلكترونين فيتحول من O إلى  O2-.

وهناك نوع آخر من الأيونات التي تكون مشحونة بشحنة موجبة وتدعى الكاتيون حيث يحتوي عدد بروتونات أكبر من الإلكترونات وتكون الشحنة الكلية موجبة، حيث تتم خسارة إلكترون أو أكثر ويتم ترميز إلى الكاتيون بكتابة الرمز الكيميائي بالإضافة إلى إشارة الموجب وعدد الإلكترونات المُنتزع، فعلى سبيل المثال عنصر الفضة يرمز له بالرمز Ag أما عندما يخسر إلكترون يصبح رمزه Ag+

والأختلاف الرئيسي بين الكاتيون والأنيون هي النقاط التالية:

  • الشحنة: تكون شحنة الكاتيون موجبة بينما شحنة الأنيون سالبة.
  • القطب المنجذب إليه: الكاتيون ينجذب إلى القطب السالب والأنيون ينجذب إلى القطب الموجب.
  • المنشأ: يكون منشأ الكاتيون من الذرات المعدنية ومنشأ الأنيون من الذرات الغير معدنية.

معظم العناصر اللامعدنية تقوم بجذب الإلكترونات بشكل أقوى من المعادن ليتم تشكيل الأنيون، وعند جمع عنصر معدني وعنصر غير معدني يكسب العنصر غير المعدني إلكترون أو أكثر من العناصر المعدنية ليتم تشكيل الأيونات، وهذه الأيونات المشحونة بشحن متعاكسة وتتجاذب لتشكيل روابط أيونية لإنتاج مركبات أيونية لا تمتلك شحنة كليّة، على سبيل المثال كلوريد الكالسيوم واكسيد المغنزيوم.

يمكن توقع إذا كان العنصر سينتج أنيون أو كاتيون وذلك بالاعتماد على موقعها في الجدول الدوري، فالهالوجينيات دائماً تنتج أنيونات، أما المعادن القلوية دائماً تنتج الكاتون، وكذلك معظم المعادن الأخرى (الحديد، الفضة، النحاس) ومعظم اللامعادن تنتج أنيونات (أكسجين، كربون، كبريت) بينما هنالك عناصر أخرى قد تعطي إلكترون وقد تكسب إلكترون، مثل الهيدروجين.

يمكن استغلال الخصائص الأيونية من قبل الكيميائيون لأسباب عديدة، يعتمد كروماتوغرافيا التبادل الأيوني على سبيل المثال على تقارب الجزيئات التي يتم فصلها للمرحلة الثابتة بناءً عللا خصائص الشحن الخاصة بها لتمكين الفصل.

وتعتبر الخصائص الأيونية والأنونية أساسية لعمل البطاريات أيضاً، حيث يكون للبطارية قطبين مصنوعين من معدن ناقل، الكاثود وهو الطرف الموجب، والأنود وهو الطرف السالب، ويوجد بين الأقطاب سائل أو هلام إلكتروليت يحتوي على أيونات مشحونة، وعندما تتفاعل الأيونات مع الأقطاب قيتم توليد تيار كهربائي، في بطاريات الاستخدام المرة واحدة الجافة، يتم استخدام الزنك بشكل شائع كالأنود، بينما ثنائي أكسيد المنغنيز يستخدم كالكاثود.

وبسبب الخصائص الأيونية للمياه المالحة العلماء يحاولون استغلال التوليد الكهربائي الأيوني للتدريجات الملحية حيث تتلاقى المياه العذبة والمالحة، ويتم دراستها لتصبح مصدر للطاقة صديق للبيئة في المستقبل.

أكمل القراءة

تحيط بنا الذرات من كل حدب وصوب، ولكل ذرة خواص معينة ومميزة لكن جميع الذرات تشترك ببنية واحدة هي النواة والإلكترونات المحيطة بها، وهذه الإلكترونات لها علاقة مباشرة في تحديد نوع الذرة، فعندما تكتسب الذرة غير المعدنية إلكترونًا واحدًا أو أكثر دون أن تفقد أي بروتون تصبح أيونات سالبة نطلق عليها اسم الأنيونات. وبذلك يكون لديهم شحنة سالبة صافية؛ مثل الكلور (Cl-)، واليود (I-)، والهيدروكسيد (OH-)؛ حيث سميت الأنيونات بهذا الاسم لأنها تمتلك شحنة سالبة تجعلها تنجذب للشحنات أو الأقطاب الموجبة.

يوجد نوع ثاني من الأنيونات يختلف بالشحنة ويتكون عندما يزيد عدد البروتونات في الذرة عن عدد الإلكترونات فتكون الشحنة الكلية موجبة ويسمى عندها بالكاتيون، ونظرًا لأن كلاً من الأنيونات والكاتيونات يمتلكان صفات وشحنات متعارضة، فإنهما ينجذبان إلى بعضهما البعض ويشكلان مايعرف بالروابط الأيونية.

الفرق بين الأنيونات والكاتيونات:

  • الجدول الدوري: يساعدنا الجدول الدوري في توقع ما إذا كان العنصر سيعطي كاتيون أو أنيون، وذلك حسب موقعه في هذا الجدول، فالمعادن القلوية تنتج دائمًا الكاتيونات، بينما الهالوجينات تعطي الأنيونات.
  • الشحنات: الأنيونات تعرّف على أنها جزيئات أو ذرات مشحونة بشحنات سالبة، أما الكاتيونات فهي ذرات أو جزيئات مشحونة بشحنة موجبة.
  • عدد البروتونات: يكون عدد البروتونات أكبر من عدد الإلكترونات في الكاتيون بينما عدد الإلكترونات أكبر من عدد البروتونات في الأنيون.
  • نوع العنصر: الأنيونات هي عناصر لا معدنية (لا فلزية) مثل الكلوريد والبريتيد والفلوريد والأكسيد، بينما الكاتيونات فهي عناصر معدنية مثل الفضة والحديد والرصاص.
  • نوع القطب المستخدم في البطاريات: تمتلك البطاريات نوعين من الأقطاب الناقلة حيث يستخدم القطب السالب الأنود (للأنيونات)، بينما يستخدم القطب السالب الكاثود (للكاتيونات) ويوجد بين هذين القطبين سائل إلكتروليتي يساهم في توليد التيار الكهربائي عندما تتفاعل الأيونات الموجودة في هذا السائل مع الأقطاب، ويتم استخدام الزنك في البطاريات الجافة كالانود بينما يستخدم للكاثود ثنائي أكسيد المنغنيز.

الأنيونات

تأثير الأنيونات على صحتنا:
في فترة زمنية ليست ببعيدة وتحديدًا في العشرينات من القرن الماضي وقبل استخدام الملح المعالج باليود، واجه بعض الناس صعوبات في النمو الجسدي بالإضافة لوجود مشكلات تخلف عقلي واضطرابات في وظيفة الغدة الدرقية، مع تطور العلم والتجارب المخبرية اكتشف الأطباء أن علاج مثل هذه الحالات ليس بالأمر الصعب بل يحتاج فقط لإضافة أنيون اليوديد إلى النظام الغذائي اليومي لهؤلاء الأشخاص، فكانت الفكرة الأكثر سهولة هي إضافة هذا الأنيون إلى ملح الطعام، وهذه الخطوة السهلة ساهمت بشكل كبير في تحسين الصحة وتجنب حدوث هذه الاضطرابات.

وجد العلماء كميات كبيرة من أيون اليوديد في بعض النباتات البحرية مثل عشب البحر و بعض أسماك المياه المالحة لذلك يوصي الأطباء بتناول السمك والمأكولات البحرية بشكل عام من أجل صحة التطور الجسدي والعقلي، وأصبح اليوم أنيون اليوديد يضاف على نطاق واسع في مياه الشرب ومعاجين الأسنان للحماية من التسوس والنخور، كما أن عنصر الكلوريد مهم جدًا في توازن الأنيونات في الدم حيث تحتاج الغدة الدرقية عند انتاجها لهرمون التيروكسين لأنيونات اليود بشكل أساسي.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي الأنيونات"؟