Чем отличается атом от иона по строению

Автор Ирина Крылова December 18, 2023

Атомы и ионы являются кирпичиками, из которых построено все многообразие веществ во Вселенной. Чтобы разобраться в устройстве и свойствах веществ, необходимо понимать строение их мельчайших частиц. Давайте выясним, чем атом отличается от иона, как устроены эти частицы и как они взаимодействуют.

Строение атома

Атом - это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, движущихся вокруг него. Ядро содержит протоны и нейтроны, на долю которых приходится практически вся масса атома. Электроны образуют электронную оболочку. Их количество строго соответствует числу протонов в ядре, поэтому суммарный заряд атома равен нулю.

Состав ядра атома

Ядро атома состоит из двух типов элементарных частиц:

Протоны - положительно заряженные (+1). Их количество в ядре называется зарядовым или порядковым числом и обозначается Z.
Нейтроны - не имеют заряда. Их количество обозначается N.

A = Z + N

Электронная оболочка атома

Вокруг ядра движутся электроны (-1). Их количество в нейтральном атоме строго соответствует количеству протонов Z.

Электроны распределяются по энергетическим уровням и подуровням, ближе к ядру находятся электроны с меньшей энергией. Максимальное количество электронов на каждом уровне ограничено.

Почему атом электронейтрален

Несмотря на наличие положительных и отрицательных зарядов, суммарный заряд атома равен нулю, потому что:

Чем атом отличается иона

Основное отличие атома от иона заключается в том, что атом электронейтрален, а ион заряжен. Это связано со строением их электронных оболочек.

Почему ион заряжен

В отличие от электронейтрального атома, ион имеет положительный или отрицательный заряд. Это происходит из-за нарушения баланса между количеством протонов в ядре и электронов в оболочке.

Как атом превращается в ион

Превращение атома в ион происходит при отдаче или присоединении электронов. Например, атом натрия становится положительно заряженным ионом натрия, потеряв один электрон.

Атом лития отличается иона лития

Атом лития содержит 3 протона в ядре и 3 электрона в оболочке, поэтому он электронейтрален. А ион лития Li+ имеет 3 протона и только 2 электрона, из-за чего приобретает положительный заряд +1.

Ион кислорода атома кислорода отличается

В атоме кислорода 8 протонов уравновешиваются 8 электронами, ион же кислорода O2- содержит 8 протонов и 10 электронов. Поэтому его заряд равен -2.

Энергетические уровни электронов

Электроны в атоме распределяются по энергетическим уровням. Чем дальше от ядра находится электрон, тем выше его энергия.

Каждый энергетический уровень может вместить ограниченное количество электронов. Например, на первом уровне их может быть не более двух.

Завершенность электронных оболочек

Электронная оболочка считается завершенной, если на внешнем энергетическом уровне содержится максимально возможное количество электронов.

У атомов щелочных и щелочноземельных металлов внешний уровень часто не завершен.

Взаимодействие атомов друг с другом

Атомы могут отдавать или принимать электроны, образуя химические связи. Так происходит обмен электронами между атомами с незавершенными оболочками.

Образование молекул

Несколько атомов могут объединяться в молекулы, обмениваясь электронами. Например, атомы водорода H и кислорода O образуют молекулу воды H2O.

Образование ионной связи

Взаимодействие атомов и ионов приводит к образованию ионной связи. Положительно заряженный катион и отрицательно заряженный анион притягиваются друг к другу.

Например, ион натрия Na+ и ион хлора Cl- образуют ионную связь в хлориде натрия NaCl.