Ионы

Ио́ны

(от греч. ión — идущий)

электрически заряженные частицы, образующиеся при потере или присоединении электронов (или других заряженных частиц) атомами или группами атомов. Такими группами атомов могут быть молекулы, радикалы или другие И. Понятие и термин «И.» ввёл в 1834 М. Фарадей, который, изучая действие электрического тока на водные растворы кислот, щелочей и солей, предположил, что электропроводность таких растворов обусловлена движением И. Положительно заряженные И., движущиеся в растворе к отрицательному полюсу (катоду), Фарадей назвал катионами, а отрицательно заряженные, движущиеся к положительному полюсу (аноду), — анионами.

Знак заряда И. обозначают соответственно знаками плюс или минус. Величина заряда И. кратна заряду электрона: при потере или приобретении атомом 1, 2, 3... электронов образуются, соответственно, одно-, двух- и трёхзарядные И. (см. Ионизация), например Na⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Cl^—, SO₄^2—. И. могут входить в состав молекул веществ (см. Ионная связь). В виде самостоятельных частиц они встречаются во всех агрегатных состояниях вещества — в газах (в частности, в атмосфере), в жидкостях (в расплавах и в растворах), в кристаллах (см. Ионные кристаллы).

В газах И. образуются большей частью под действием ударов частиц большой энергии или при фотоионизации под действием ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучей (см. Ионизирующие излучения). Образовавшиеся таким путём И. в обычных условиях недолговечны вследствие способности соединяться, взаимно нейтрализуясь. При высокой температуре ионизация атомов и ионов (термическая ионизация, т. е. термическая диссоциация с отделением электрона) может происходить также как равновесный процесс, в котором степень ионизации возрастает с повышением температуры и с понижением давления. Газ переходит при этом в состояние плазмы (См. Плазма).

И. в газах играют большую роль во многих явлениях. В природных условиях И. образуются в воздухе под действием космических лучей, солнечного излучения или электрического разряда (молнии). Присутствие И., их вид и концентрация влияют на многие физические свойства Воздуха, на его физиологическую активность (см. Ионы в атмосфере). На использовании И. основаны многие методы экспериментального исследования (Масс-спектроскопия, применение Вильсона камеры (См. Вильсона камера) и др.). И. в газах обладают высокой химической активностью, легко вступая во взаимодействие с другими частицами и вызывая те или иные химические реакции. Низкотемпературная плазма, состоящая из ионизированных частиц, используется в работе магнитогидродинамических генераторов. Высокотемпературная плазма — при разработке методов осуществления управляемой термоядерной реакции.

И. в растворах см. Электролит (См. Электролиты), Электролитическая диссоциация, И. в кристаллах см. Кристаллохимия.

В. А. Киреев.

И. в организме — непременные участники обмена веществ. Они, в частности, участвуют в механизмах, обусловливающих проницаемость биологических мембран (См. Биологические мембраны), в регуляции мышечного сокращения, в проведении импульса возбуждения по нервному волокну и т. д. Постоянно протекающая диссоциация молекул на И. и противоположный процесс — ассоциация И. в молекулы — так сбалансированы в организме, что содержание И. в клетках и тканевых жидкостях в норме поддерживается на определённом уровне (см. Гомеостаз). Однако при некоторых воздействиях этот уровень может сдвигаться.