Ero vapaan radikaalin ja ionin välillä

avainero vapaan radikaalin ja ionin välillä on, että vapaiilla radikaaleilla on yksi tai useampia parittomia elektroneja, mutta ioneissa on paritelektroneja.

Voimme selittää vapaan radikaalin ja ionin välisen eron ionin ja vapaan radikaalin perusominaisuuksista. Ioni voi esiintyä molekyylinä tai atomina, jolla on varaus (positiivinen tai negatiivinen) elektronin menetyksen tai vahvistuksen takia. Ioneilla on negatiivinen varaus elektronin vahvistuksesta johtuen ja positiivisella varauksella elektronin menetyksen vuoksi. Ioneja voi esiintyä yksittäisinä tai useammin varautuneina kemiallisina lajeina saavutettujen tai menetettyjen elektronien lukumäärästä riippuen. Vapaat radikaalit ovat molekyylejä tai atomeja, joissa on ainakin yksi pariton elektroni. Tämä artikkeli käsittelee eroa vapaiden radikaalien ja ionien välillä, mukaan lukien niiden erityisominaisuudet.

SISÄLLYS

1. Yleiskatsaus ja keskeiset erot
2. Mikä on vapaa radikaali
3. Mikä on ioni
4. Vertailu rinnakkain - vapaa radikaali vs. ioni taulukkomuodossa
5. Yhteenveto

Mikä on vapaa radikaali?

Vapaa radikaali on atomi tai atomiryhmä, joka sisältää yhden tai useampia parittomia elektroneja. Ne ovat erittäin reaktiivisia johtuen parittumattomasta elektronista. Vapaat radikaalit ovat erittäin epävakaita ja yrittävät saada vakautta hyväksymällä tarvittavan elektronin. Ne reagoivat muiden kemiallisten yhdisteiden kanssa vangitsemalla tarvittava elektroni. Vapaat radikaalit ovat tärkeitä välituotteita luonnollisissa prosesseissa. Voimme merkitä vapaita radikaaleja yläotsikolla oikealla. Esimerkiksi H^., cl^., HO^., H3C^.

Kuva 01: Hydroksyyliradikaali

Pitkäikäiset vapaat radikaalit ovat kolmessa kategoriassa: vakaat radikaalit, pysyvät radikaalit ja diradikaalit.

1. Vakaat radikaalit: Suurin esimerkki stabiilista radikaalista on molekyylihappi O₂. Orgaaniset radikaalit, jotka sisältävät konjugoitun π-järjestelmän, voivat elää pitkään.
2. Pysyvät radikaalit: Ne ovat pitkäikäisiä johtuen steerisen pullistumasta radikaalikeskuksen ympärille ja tekevät niistä fysikaalisesti vaikeita reagoimaan toisen molekyylin kanssa.
3. Di-radikaalit: Joillakin molekyyleillä on kaksi radikaalikeskusta, me kutsumme niitä diradikaaleiksi. Molekyylihappi esiintyy luonnollisesti (ilmakehän happi) diradikaalina.

Mikä on ioni?

Ioneja voi muodostua, kun kemiallinen laji saavuttaa tai menettää elektroneja kemiallisissa reaktioissa; heillä on positiivinen (+) tai negatiivinen (-) varaus. Ne saavat negatiivisen varauksen hyväksymällä elektroni (t) ja positiivisen varauksen luovuttamalla elektroneja elektronien puutosmolekyyliin tai elementtiin. Elektronien vastaanottaminen tai luovuttaminen vaikuttaa suoraan ionin kokoon; se muuttaa molekyylikokoa dramaattisesti. Nimetämme atomin tai atomiryhmän, jolla ei ole negatiivista tai positiivista varausta, ”neutraaliksi”; tullakseen neutraaliksi atomiksi tai molekyyliksi, protonien lukumäärän on oltava sama kuin elektronien lukumäärää.

Kuva 02: Kationin ja anionin muodostuminen

Siksi ioneja on kahta muotoa seuraavasti.

1. Kationit tai (+) ionit - usein metallit kuuluvat tähän luokkaan, koska metallit menettävät elektronit positiivisiksi (+) varautuneiksi (Na⁺, ba²⁺, ca²⁺, Al³⁺)
2. Anionit (-) - ionit - usein epämetallit kuuluvat tähän luokkaan, koska ei-metallit saavat elektronia negatiiviseksi (-) varautuneeksi (Cl^-, S^2-, O^2-, br^-)

Mikä on ero vapaan radikaalin ja ionin välillä?

Keskeinen ero vapaiden radikaalien ja ionien välillä on se, että vapaiilla radikaaleilla on yksi tai useampia parittomia elektroneja, mutta ioneissa on paritelektroneja. Siksi vapaat radikaalit ovat erittäin epävakaita, kun taas ionit ovat suhteellisen stabiileja. Siksi tämä on myös merkittävä ero vapaiden radikaalien ja ionien välillä. Radikaalit voivat kuitenkin esiintyä itsessään, kun suurin osa ioneista yhdistetään vastakkaisesti varautuneisiin ioneihin. Kun tarkastellaan enemmän niiden stabiilisuudesta, vapaat radikaalit muuttuvat stabiiliksi hyväksymällä elektroneja, mutta ionit ovat stabiileja, kun ne muodostavat komplekseja vastakkaisesti varautuneiden yhdisteiden kanssa.

Toinen tärkeä ero vapaiden radikaalien ja ionien välillä on se, että ioneissa on aina varaus, mutta vapaat radikaalit eivät ole varautuneita lajeja, vaikka niissä olisi parittomia elektroneja. Tämä ero syntyy, koska ionissa elektronien kokonaismäärä ei aina ole yhtä suuri kuin protonien lukumäärä ytimessä, kun taas vapaassa radikaalissa elektronien lukumäärä on yhtä suuri kuin protonien lukumäärä..

Alla oleva infografia tarjoaa lisätietoja vapaiden radikaalien ja ionien välisestä erotuksesta.

Yhteenveto - vapaa radikaali vs. ioni

Voimme kuvailla sekä termejä, vapaita radikaaleja että ioneja, tiettyyn lajiin kuuluvien elektronien lukumäärän avulla. Tässä merkittävin ero vapaiden radikaalien ja ionien välillä on se, että vapaiilla radikaaleilla on parittomia elektroneja, mutta ioneissa on paritelektroneja. Siten vapaat radikaalit ovat reaktiivisempia. Toisaalta, ioneista tulee kemiallisesti stabiileja muodostamalla yhdisteitä vastakkaisesti varautuneilla ioneilla / molekyyleillä.

Viite:

1. ”Radikaali (kemia).” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 8. lokakuuta 2018. Saatavilla täältä  
2. ”Ioni.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 16. lokakuuta 2018. Saatavilla täältä  

Kuvan kohteliaisuus:

1. ”Hydroksyyliradikaali” kirjoittanut SmokeyJoe - Oma työ, (CC BY-SA 4.0) Commons Wikimedian kautta 
2. Jkwchui ”ionit” - Oma työ, (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedian kautta