De flesta atomer och molekyler vi möter är elektriskt neutrala, men joner spelar en viktig roll i naturen. Dessa laddade atomer kan vara positivt laddade katjoner eller negativt laddade anjoner. Katjoner och anjoner bildas på olika sätt. För katjoner lämnar förlusten av en elektron dem med en nettopositiv laddning, medan för anjoner lämnar tillägget av en elektron dem med en negativ nettoladdning. Att förstå processerna bakom detta, inklusive joniseringsenergin och elektronaffiniteten hos olika atomer, hjälper dig att se varför vissa atomer blir joner lättare än andra och vad som får det att hända.

TL; DR (för lång; Didn 't Läs)

Katjoner är positivt laddade joner som bildas när en atom tappar en elektron genom jonisering. Mängden energi som krävs för att göra detta kallas joniseringsenergin.

Anjoner är negativt laddade joner som bildas när en atom får en elektron. Energin i denna process kallas elektronaffinitet.
Vad är en jon?

Atomer har tre huvudkomponenter: protoner, elektron och neutroner. Neutroner är elektriskt neutrala, och även om de spelar en viktig roll i kärnfysiken är de inte relevanta för bildandet av joner eftersom de inte påverkar laddningen av atomen de befinner sig i. Protoner är positivt laddade och de upptar atomens centrala kärna tillsammans med neutronerna. Elektroner är den negativt laddade delen av atomen, och de upptar ett "moln" runt utsidan av kärnan. Elektroner och protoner har lika men motsatta laddningar, och i de naturliga elementen är det lika många i en atom Detta betyder att element är elektriskt neutrala eftersom laddningarna från protonerna och elektronerna avbryter varandra.

En jon är en laddad atom. Om en atom får en elektron, uppväger den negativa laddningen den positiva laddningen, och hela atomen får en negativ laddning. Dessa joner kallas anjoner. Om atomen förlorar en elektron, finns det mer positiv laddning än negativ laddning, och atomen i sin helhet blir en positivt laddad jon. Detta kallas katjon.
Hur bildas katjoner?

Katjoner bildas när en neutral atom förlorar en elektron. Metaller är benägna att förlora elektroner som ett resultat av arrangemanget av elektroner runt kärnan. Elektroner upptar olika orbitaler runt kärnan, och dessa c en grupperas i olika energinivåer. En elektron i en orbital med en hög energinivå är längre bort från kärnan. Atomer med en full yttre energinivå är stabila, men om det finns ett litet antal elektroner i den yttre energinivån är de benägna att förlora elektroner. Elektronerna i de fulla energinivåerna skyddar mycket av den positiva laddningen från kärnan. Som ett resultat är de yttre elektronerna endast svagt bundna till kärnan.

Katjoner bildas genom joniseringsprocessen när tillräckligt med energi ges till elektronen (till exempel med tillräckligt hög energi till exempel) remsa bort den från attraktionen i kärnan. Den energi som krävs för att göra detta kallas joniseringsenergin. Den första joniseringsenergin berättar hur mycket energi du behöver för att ta bort en elektron; den andra joniseringsenergin berättar hur mycket som krävs för att ta bort den andra, och så vidare.

Du kan räkna ut laddningen på den resulterande jonen baserat på gruppen i det periodiska systemet elementet befinner sig i. För exempel är natrium i grupp 1, och det bildar en katjon med en +1-laddning. Magnesium finns i grupp 2, och det bildar en katjon med en +2-laddning efter att ha tappat två elektroner till jonisering. Aluminium ingår i grupp 3 och bildar en +3-katjon. Grupp 4-element bildar inte joner, och element i högre grupp bildar anjoner i stället.
Hur bildar anjoner?

Anjoner bildas av motsatt process som katjoner. Istället för att förlora en elektron kan icke-metallatomer få en elektron. Detta beror på att deras yttre energinivå är nästan full. Termen elektronaffinitet beskriver tendensen för neutrala atomer att få elektroner. Liksom joniseringsenergi har den energienheter, men till skillnad från joniseringsenergi har den ett negativt värde eftersom energi frigörs när elektroner läggs till, medan den absorberas när elektroner tas bort.

I allmänhet, element i högre grupper (de längre till höger på det periodiska systemet) har högre elektronaffiniteter, och element i en högre rad i deras grupper (längre upp till toppen av det periodiska tabellen) har högre elektronaffiniteter. Minskningen av elektronaffinitet när du rör dig nedåt i en viss kolumn är relaterad till det ökade avståndet mellan de yttre skalen och kärnan, liksom skärmen från de andra elektronerna i lägre energinivåer. Ökningen i affinitet när du rör dig från vänster till höger beror på att energinivåerna närmar sig att vara helt upptagna.

När det gäller katjoner berättar gruppen av elementet vilken laddning den motsvarande anjonen kommer att vara. Den resulterande avgiften är gruppnumret minus åtta. Klor, i grupp 7, bildar en anjon med en -1-laddning, och syre, i grupp 6, bildar en katjon med en −2-laddning.