החוברת · דף לימוד
יונים - אטומים עם מטען
מדעים · כיתה ח׳ · פרק 1: המסע אל תוך האטום
גלו מה קורה כשאטום מאבד או מקבל אלקטרונים, ואיך שינוי קטן בענן האלקטרונים יוצר יון.
מהו יון?
יון (Ion) הוא אטום (או קבוצת אטומים) שיש לו מטען חשמלי - חיובי או שלילי.
איך זה קורה? כאשר אטום מאבד או מקבל אלקטרונים, מספר האלקטרונים כבר לא שווה למספר הפרוטונים - ולכן נוצר מטען חשמלי.
למה אטומים מאבדים או מקבלים אלקטרונים?
למדנו שאטומים "שואפים" להגיע למצב יציב - קליפה חיצונית מלאה.
כדי להגיע ליציבות, האטום יכול:
לאבד אלקטרונים
לקבל אלקטרונים
מטרה: להגיע למצב של גז אציל - קליפה חיצונית עם 2 או 8 אלקטרונים.
קטיון מול אניון
קטיון (Cation)
יון בעל מטען חיובי (+). נוצר כאשר אטום מאבד אלקטרונים.
Na⁺ ← Na
(11p, 10e) ← (11p, 11e)
מטען +1 ← איבד 1 אלקטרון
אניון (Anion)
יון בעל מטען שלילי (-). נוצר כאשר אטום מקבל אלקטרונים.
Cl⁻ ← Cl
(17p, 18e) ← (17p, 17e)
מטען -1 ← קיבל 1 אלקטרון
זכירה: קטיון = קיבל מטען חיובי (איבד אלקטרונים שליליים)
אטום מגנזיום (Mg, Z=12) מאבד 2 אלקטרונים. מה יהיה המטען של היון שנוצר? מה יהיה המבנה האלקטרוני שלו?
דוגמאות ליונים נפוצים
Na⁺ ← נתרן (Na)
אטום נתרן:
• Z = 11 (11p, 11e)
• מבנה: 2,8,1
יון נתרן (קטיון):
• 11p, 10e
• מבנה: 2,8 (כמו ניאון!)
• מטען: +1
למה? קל יותר לאבד 1 מאשר לקבל 7!
Cl⁻ ← כלור (Cl)
אטום כלור:
• Z = 17 (17p, 17e)
• מבנה: 2,8,7
יון כלור (אניון):
• 17p, 18e
• מבנה: 2,8,8 (כמו ארגון!)
• מטען: -1
למה? קל יותר לקבל 1 מאשר לאבד 7!
Mg²⁺ ← מגנזיום (Mg)
אטום מגנזיום:
• Z = 12 (12p, 12e)
• מבנה: 2,8,2
יון מגנזיום:
• 12p, 10e
• מבנה: 2,8
• מטען: +2
איבד 2 אלקטרונים!
O²⁻ ← חמצן (O)
אטום חמצן:
• Z = 8 (8p, 8e)
• מבנה: 2,6
יון חמצן:
• 8p, 10e
• מבנה: 2,8
• מטען: -2
קיבל 2 אלקטרונים!
Al³⁺ ← אלומיניום (Al)
אטום אלומיניום:
• Z = 13 (13p, 13e)
• מבנה: 2,8,3
יון אלומיניום:
• 13p, 10e
• מבנה: 2,8
• מטען: +3
איבד 3 אלקטרונים!
N³⁻ ← חנקן (N)
אטום חנקן:
• Z = 7 (7p, 7e)
• מבנה: 2,5
יון חנקן:
• 7p, 10e
• מבנה: 2,8
• מטען: -3
קיבל 3 אלקטרונים!
יונים נפוצים ומטענים
| יסוד | סימן | Z | מבנה אלקטרוני | יון | מבנה היון | מטען |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ליתיום | Li | 3 | 2,1 | Li⁺ | 2 | +1 |
| נתרן | Na | 11 | 2,8,1 | Na⁺ | 2,8 | +1 |
| אשלגן | K | 19 | 2,8,8,1 | K⁺ | 2,8,8 | +1 |
| מגנזיום | Mg | 12 | 2,8,2 | Mg²⁺ | 2,8 | +2 |
| סידן | Ca | 20 | 2,8,8,2 | Ca²⁺ | 2,8,8 | +2 |
| אלומיניום | Al | 13 | 2,8,3 | Al³⁺ | 2,8 | +3 |
| פלואור | F | 9 | 2,7 | F⁻ | 2,8 | -1 |
| כלור | Cl | 17 | 2,8,7 | Cl⁻ | 2,8,8 | -1 |
| חמצן | O | 8 | 2,6 | O²⁻ | 2,8 | -2 |
| גופרית | S | 16 | 2,8,6 | S²⁻ | 2,8,8 | -2 |
| חנקן | N | 7 | 2,5 | N³⁻ | 2,8 | -3 |
שימו לב: כל היונים הגיעו למבנה אלקטרוני של גז אציל (יציב)!
תכונות יונים
יונים נמשכים זה לזה
קטיונים (+) ואניונים (-) נמשכים זה לזה ויוצרים קשר יוני (כמו NaCl - מלח).
יונים מוליכים חשמל
תמיסות עם יונים (כמו מי ים) מוליכות חשמל כי היונים נעים בחופשיות.
יונים בגוף
יונים כמו Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl⁻ חיוניים לחיים - מעבירים אותות עצביים ומווסתים פעילות תאים.
גודל יון מול אטום
קטיונים קטנים יותר מהאטום המקורי, אניונים גדולים יותר מהאטום המקורי.
האם יון נתרן (Na⁺) הוא עדיין נתרן?
למה נתרן יוצר בדרך כלל יון +1 וכלור יון -1?
קטיון = +
אניון = -
יציבות = מטרה
כשמוסיפים מלח (NaCl) למים, למה המים מתחילים להוליך חשמל?