ЯК ВИЗНАЧИТИ ЙОНИ?

Йони – це електрично заряджені атоми або молекули, які утворюються в результаті втрати або отримання електронів. Вони відіграють важливу роль у багатьох хімічних реакціях і важливі компоненти електролітів, які використовуються в батареях, електролітичних конденсаторах і електрохімічних комірках.

Як утворюються йони?

Йони можуть утворюватися різними шляхами, включаючи:

Електролітична дисоціація: Коли речовина розчиняється у воді або іншому полярному розчиннику, її молекули можуть розпадатися на іони. Наприклад, коли натрій хлорид розчиняється у воді, він розпадається на іони натрію (Na+) і хлору (Cl-).
Термічна іонізація: Йони також можуть утворюватися за високих температур. При нагріванні досить високої температури атоми або молекули можуть втратити один або декілька електронів, перетворюючись на катіони (позитивно заряджені іони) або аніони (негативно заряджені іони).
Хімічні реакції: У хімічних реакціях атоми або молекули можуть отримувати або втрачати електрони, утворюючи йони. Наприклад, у реакції між металом і неметалом метал, як правило, утворює катіон, а неметал – аніон.

Властивості іонів

Йони мають кілька характерних властивостей:

Заряд: Йони мають електричний заряд, який може бути позитивним (катіони) або негативним (аніони). Заряд іона визначається кількістю електронів, які він отримав або втратив.
Проводимість: Йони здатні проводити електричний струм у розчинах або розплавах. Ця властивість робить їх важливими компонентами електролітів, які використовуються в різних електрохімічних пристроях.
Хімічна активність: Йони є хімічно активними і можуть ати в різні реакції, такі як утворення опадів, окиснення-відновлення та комплексоутворення.
Розмір і форма: Розмір і форма іонів залежать від кількості електронів, які вони отримали або втратили, а також від кількості та розташування електронів навколо іона.

Методи визначення іонів

Існує кілька методів визначення іонів, включаючи:

Електрохімічні методи: Електрохімічні методи, такі як вольтаметрія та полярографія, вимірюють електричні сигнали, які генеруються при перенесенні іонів в електрохімічній комірці.
Спектроскопічні методи: Спектроскопічні методи, такі як атомна абсорбційна спектроскопія (ААС) та оптична емісійна спектроскопія (OES), вимірюють довжини хвиль світла, які поглинаються або випромінюються при переході електронів між енергетичними рівнями.
Мас-спектрометрія: Мас-спектрометрія вимірює масу іонів, що дозволяє ідентифікувати їх за співвідношенням маси до заряду.
Хімічні методи: Хімічні методи, такі як якісний аналіз осаду і титрування, використовують хімічні реакції для визначення наявності та типу іонів у зразку.

Вибір конкретного методу визначення іонів залежить від природи іона, діапазону концентрацій, матриці зразка і доступного обладнання та ресурсів.

Виявлення йонів

Іони є електрично зарядженими атомами або молекулами в результаті втрати або набуття електронів. Існує два основних методи виявлення йонів:

1. Хімічний аналіз:

Йонообмінна хроматографія: Цей метод використовується для відокремлення та ідентифікації різних іонів у розчині. Розчин пропускається через колонку, заповнену іонообмінною смолою, яка зв'язує іони на основі їх заряду. Елюючі буфери з різною іонною силою потім використовуються для вимивання іонів з колонки в порядку зменшення їхньої спорідненості до смоли.
Йонна селективна електрохімія: Цей метод використовує електрохімічний датчик, який вибірково реагує на певний іон. Електрод вимірює електричний потенціал між розчином і еталонним електродом, який залежить від концентрації іона в розчині.

2. Фізичні методи:

Мас-спектрометрія: Цей метод використовується для ідентифікації іонів за їхньою масою та зарядом. Зразок іонізується, і результуючі іони відокремлюються на основі їх співвідношення маси до заряду. Виявлення іонів виконується за допомогою детектора.
Атомна емісійна спектрометрія: При цьому методі зразок збуджується за допомогою полум'я або електричної іскри, що призводить до випромінювання фотонів іонами. Спектр випромінювання виявляє довжини хвиль, що відповідають певним іонам.
Оптична емісійна спектрометрія: Цей метод подібний до атомної емісійної спектрометрії, але він використовує плазму для збудження іонів. Плазма забезпечує більш високу температуру, що дозволяє виявляти більше іонів.

Вибір методу виявлення залежить від типу зразка, концентрації іонів і кількості доступного зразка. Комбінування різних методів може дати більш повний аналіз іонного складу розчину.