یون‌ها، اتم‌هایی که بار گرفته‌اند
سدیم فلزی نرم و براق است که با آب چنان تند واکنش می‌دهد که ممکن است آتش بگیرد. کلر گازی زرد-سبز و سمی است که در جنگِ جهانیِ اول از آن سلاح ساختند. اما اگر این دو با هم واکنش دهند، چیزی ساخته می‌شود که هر روز روی سفره‌تان می‌ریزید: نمکِ خوراکی. یک فلزِ خطرناک و یک گازِ سمی، چطور به چیزی خوراکی تبدیل می‌شوند؟
اتم‌هایی که الکترون می‌دهند و می‌گیرند
در درس‌های پیش دیدیم که اتمِ خنثی به اندازه‌ی پروتون‌هایش الکترون دارد. اما در بسیاری از واکنش‌ها، اتم‌ها الکترون از دست می‌دهند یا الکترون می‌گیرند. تعدادِ پروتون‌ها تغییر نمی‌کند (پس عنصر همان است)، اما دیگر بارها با هم برابر نیستند. به چنین ذره‌ی بارداری یون می‌گوییم.
- اگر اتم الکترون از دست بدهد، پروتون‌هایش بیشتر از الکترون‌هایش می‌شوند و یونِ مثبت می‌شود.
- اگر اتم الکترون بگیرد، الکترون‌هایش بیشتر از پروتون‌هایش می‌شوند و یونِ منفی می‌شود.
بارِ یون را بالا و سمتِ راستِ نمادِ عنصر می‌نویسند: Na⁺ برای یونِ سدیم و Cl⁻ برای یونِ کلرید.
داستانِ نمک
اتمِ سدیم ۱۱ پروتون و ۱۱ الکترون دارد: ۲ و ۸ در مدارهای اول و دوم، و یک الکترونِ تنها در مدارِ سوم. اتمِ کلر ۱۷ پروتون و ۱۷ الکترون دارد: ۲، ۸ و ۷ الکترون در مدارِ سوم؛ یعنی یکی کم دارد تا مدارِ سومش هشت‌تایی شود.
وقتی سدیم و کلر به هم می‌رسند، الکترونِ تنهای سدیم به کلر می‌رود:
- سدیم ۱۱ پروتون و حالا ۱۰ الکترون دارد: بارش مثبتِ یک است. یونِ سدیم ساخته شده است.
- کلر ۱۷ پروتون و حالا ۱۸ الکترون دارد: بارش منفیِ یک است. یونِ کلرید ساخته شده است.
بارهای مثبت و منفی همدیگر را به‌شدت جذب می‌کنند. میلیاردها یونِ سدیم و کلرید، ردیف‌به‌ردیف و یکی‌درمیان، کنارِ هم می‌نشینند و بلورهای مکعبیِ نمک را می‌سازند. یون‌های سدیم و کلرید رفتاری کاملاً متفاوت با اتم‌های سدیم و کلر دارند؛ برای همین نمک نه مثلِ سدیم با آب منفجر می‌شود و نه مثلِ کلر سمی است.
یون‌ها در بدن
یون‌ها فقط در نمک نیستند. پیام‌های عصبی در بدنِ ما با جابه‌جا شدنِ یون‌های سدیم و پتاسیم ساخته می‌شوند. یون‌های کلسیم استخوان‌ها را محکم می‌کنند. وقتی در گرما زیاد عرق می‌کنیم، هم آب از دست می‌دهیم و هم یون؛ برای همین نوشیدنی‌های ورزشی کمی نمک دارند.
در خانه امتحان کنید
- چند دانه نمکِ درشت را زیرِ ذره‌بین نگاه کنید. چه شکلی دارند؟
- برای یونِ منیزیم بنویسید: اتمِ منیزیم ۱۲ پروتون دارد و دو الکترونِ مدارِ بیرونی‌اش را از دست می‌دهد. یونش چند الکترون دارد و بارش چند است؟
- برای یونِ اکسید بنویسید: اتمِ اکسیژن ۸ پروتون دارد و دو الکترون می‌گیرد. یونش چند الکترون دارد و بارش چند است؟
واژه‌های این درس
- یون - اتمی که الکترون از دست داده یا گرفته و بار دارد.
- یونِ مثبت - یونی که الکترونش کم‌تر از پروتونش است.
- یونِ منفی - یونی که الکترونش بیشتر از پروتونش است.
ایده‌ی اصلی
اتمی که الکترون از دست بدهد، یونِ مثبت می‌شود و اتمی که الکترون بگیرد، یونِ منفی. یون‌های مثبت و منفی همدیگر را جذب می‌کنند و ترکیب‌هایی مثلِ نمکِ خوراکی می‌سازند.