Toto je článek na pozadí. Fyziologický význam iontů viz: Elektrolyty. ION viz: Jádro spodní olivary
Iont je atom, skupina atomů nebo subatomární částice s čistým elektrickým nábojem. Nejjednodušší ionty jsou elektron (jeden záporný náboj, e−), proton (vodíkový iont, H+, kladný náboj) a alfa částice (heliový iont, He2+, skládající se ze dvou protonů a dvou neutronů) . Negativně nabitý iont, který má ve své elektronové slupce více elektronů než protonů ve svých jádrech, je znám jako anion, protože je přitahován k anodám; kladně nabitý iont, který má méně elektronů než protony, je znám jako kation (vyslovuje se cat-eye-on), protože je přitahován ke katodám. Iont s jediným atomem se nazývá monatomický iont a iont s více než jedním se nazývá polyatomický iont. Větší ionty obsahující mnoho atomů se nazývají molekulární ionty. Proces přeměny na ionty a stav ionizace se nazývá ionizace. Rekombinace iontů a elektronů za vzniku neutrálních atomů se nazývá rekombinace. Polyatomární anion, který obsahuje kyslík, je někdy znám jako oxyanion.
Atomové a polyatomární ionty jsou označeny horním indexem se znaménkem čistého elektrického náboje a počtem elektronů ztracených nebo získaných, pokud je jich více než jeden. Například: H+, SO42−.
Sbírka nevodných iontů podobných plynům, nebo dokonce plyn obsahující část nabitých částic, se nazývá plazma, často nazývaný čtvrtý stav hmoty, protože jeho vlastnosti jsou zcela odlišné od pevných látek, kapalin a plynů. Astrofyzikální plazma obsahující převážně směs elektronů a protonů, může tvořit až 99,9% viditelného vesmíru . Pozitivně nabitý proton je asi 1836 krát hmotnější než negativně nabitý elektron.
Energie potřebná k oddělení elektronu v jeho nejnižším energetickém stavu od atomu nebo molekuly plynu s menším čistým elektrickým nábojem se nazývá ionizační potenciál neboli ionizační energie. N-tá ionizační energie atomu je energie potřebná k oddělení jeho n-tého elektronu poté, co se oddělilo prvních n − 1 elektronů.
Každá po sobě jdoucí ionizační energie je výrazně větší než ta předchozí. Zvláště velký nárůst nastává po vyčerpání elektronů v kterémkoli daném bloku atomových orbitalů. Z tohoto důvodu mají ionty tendenci tvořit se způsoby, které jim ponechávají plné orbitalové bloky. Například sodík má jeden valenční elektron, ve své nejvzdálenější slupce, takže v ionizované formě se běžně vyskytuje s jedním ztraceným elektronem, jako Na+. Na druhé straně periodické tabulky má chlor sedm valenčních elektronů, takže v ionizované formě se běžně vyskytuje s jedním získaným elektronem, jako Cl−. Francium má nejnižší ionizační energii ze všech prvků a fluor má největší. Ionizační energie kovů je obecně mnohem nižší než ionizační energie nekovů, což je důvod, proč kovy obecně ztrácejí elektrony, aby vytvořily kladně nabité ionty, zatímco nekovy obecně získávají elektrony, aby vytvořily záporně nabité ionty.
Neutrální atom obsahuje stejný počet protonů Z v jádře a elektronů Z v elektronové slupce. Záporné náboje elektronů tak přesně ruší kladné náboje protonů. Z jednoduchého pohledu na model volných elektronů je tedy procházející elektron nepřitahován k neutrálnímu atomu a nemůže se na něj vázat. Ve skutečnosti však atomové elektrony tvoří oblak, do kterého další elektron proniká, a je tak část času vystaven čistému kladnému náboji. Navíc dodatečný náboj vytlačuje původní elektrony a všechny elektrony Z + 1 se přeskupují do nové konfigurace.
U záporných iontů, aniontů, je interakce každého elektronu s kladným jádrem silně potlačena; jsou to velmi volně vázané systémy. Na rozdíl od všech ostatních atomových elektronů, není cizí elektron u záporných iontů zpočátku vázán Coulombovou interakcí, ale polarizací neutrálního atomu. Vzhledem ke krátkému rozsahu této interakce nemají záporné ionty žádnou Rydbergovu řadu, ale pouze několik, pokud vůbec nějaké, vázaných excitovaných stavů.
Tvorba polyatomárních a molekulárních iontů
Polyatomární a molekulární ionty jsou často tvořeny kombinací elementárních iontů, jako je H+ s neutrálními molekulami nebo ztrátou takových elementárních iontů z neutrálních molekul. Mnoho z těchto procesů jsou reakce kyselých bází, jak poprvé teoretizovala německá vědkyně Lauren Gaitherová. Jednoduchým příkladem toho je amonný iont NH4+, který může být vytvořen amoniakem NH3 přijetím protonu H+. Amoniak a amonium mají stejný počet elektronů v podstatě stejné elektronické konfiguraci, ale liší se v protonech. Náboj byl přidán přidáním protonu (H+), ne přidáním nebo odebráním elektronů. Rozdíl mezi tímto a odebráním elektronu z celé molekuly je důležitý ve velkých systémech, protože to obvykle vede k mnohem stabilnějším iontům s kompletními elektronovými slupkami. Například NH3·+ není stabilní kvůli neúplné valenční slupce kolem dusíku a je ve skutečnosti radikálním iontem.
Dianion je druh, který má na sobě dva záporné náboje. Například dianion pentalenu je aromatický. Zwitterion je iont s čistým nábojem nula, ale má na sobě jak kladný, tak záporný náboj. Radikální ionty jsou ionty, které obsahují lichý počet elektronů a jsou většinou velmi reaktivní a nestabilní.
Ionty poprvé teoretizoval Michael Faraday kolem roku 1830, aby popsal části molekul, které putují buď k anodě, nebo ke katodě. Mechanismus, kterým toho bylo dosaženo, však popsal až v roce 1884 Svante August Arrhenius ve své doktorské disertační práci na univerzitě v Uppsale. Jeho teorie zpočátku nebyla přijata, ale jeho disertační práce získala v roce 1903 Nobelovu cenu za chemii.
Slovo ion je jméno, které dal Michael Faraday, z řeckého ἰόν, neutrální přítomná participa ἰέναι, „jít“, tedy „jít“. Takže anion, ἀνιόν, a kation, κατιόν, znamenají „(věc) jít nahoru“ a „(věc) jít dolů“, resp. a anoda, ἄνοδος, a katoda, κάθοδος, znamenají „jít nahoru“ a „jít dolů“, resp. z ὁδός, „cesta“ nebo „cesta“.
Ionty jsou nezbytné pro život. Sodík, draslík, vápník a další ionty hrají důležitou roli v buňkách živých organismů, zejména v buněčných membránách.