تمييز الأيون عن الإلكترون: نظرة شاملة

مقدمة حول الاختلاف بين الأيون والإلكترون

يكمن الفرق الأساسي بين الإلكترون والأيون في طبيعة كل منهما. فالإلكترون هو جسيم أولي يحمل شحنة سالبة، وهو أحد المكونات الأساسية للذرة. أما الأيون فهو ذرة أو مجموعة ذرات اكتسبت أو فقدت إلكترونًا واحدًا أو أكثر، مما يجعلها تحمل شحنة كهربائية، سواء كانت موجبة أو سالبة. بمعنى آخر، الأيون هو ذرة مشحونة، بينما الإلكترون هو جسيم مشحون.

توضيح مفهوم الإلكترون

الإلكترون هو جسيم دون ذري سالب الشحنة، يدور حول نواة الذرة في مدارات محددة. اكتشف العالم طومسون هذا الجسيم الأساسي. كتلة الإلكترون صغيرة للغاية مقارنة بكتلة البروتونات والنيوترونات الموجودة في النواة؛ حيث تعادل كتلة الإلكترون الواحد (1/1840) من كتلة البروتون الواحد، وهذا يعني أن كتلة 1840 إلكترونًا مجتمعة تساوي تقريبًا كتلة بروتون واحد. للإلكترونات جسيمات مضادة تسمى البوزيترونات، وهي تشبه الإلكترونات في مقدار الشحنة ولكنها موجبة الشحنة.

توضيح مفهوم الأيون

تم تقديم مصطلح الأيون من قبل العالم فاراداي في عام 1834. كلمة “أيون” مشتقة من الكلمة اليونانية التي تعني “للذهاب”. الأيون هو ذرة أو مجموعة من الذرات المرتبطة كيميائيًا، تحمل شحنة كهربائية (موجبة أو سالبة). هذه الشحنة ناتجة عن فقدان الذرة أو اكتسابها لإلكترون أو أكثر. من أمثلة الأيونات:

• أيون الصوديوم الموجب (+Na).
• أيون الكلوريد السالب (-Cl).
• أيون الفوسفات الذي يحمل شحنة (-3).
• أيون الكبريتات الذي يحمل شحنة (-2).

توضيح مفهوم الرابطة الأيونية

تتشكل الرابطة الأيونية عندما تتجاذب ذرتان تحملان شحنات كهربائية متعاكسة. يحدث هذا عادة عندما تفقد ذرة إلكترونًا أو أكثر وتصبح أيونًا موجبًا (كاتيون)، بينما تكتسب ذرة أخرى هذه الإلكترونات وتصبح أيونًا سالبًا (أنيون). التجاذب الكهروستاتيكي بين الأيونات ذات الشحنات المتعاكسة هو ما يربطها معًا. المركبات التي تتكون بهذه الطريقة تعرف بالمركبات الأيونية. من الأمثلة الشائعة على المركبات الأيونية كلوريد الصوديوم (NaCl) وأكسيد المغنيسيوم (MgO).

صلة الإلكترون بتشكل الأيون

الذرة المتعادلة تمتلك عددًا متساويًا من البروتونات (ذات الشحنة الموجبة) والإلكترونات (ذات الشحنة السالبة). لذلك، تكون الذرة غير مشحونة كهربائيًا. عندما تفقد الذرة أو تكتسب إلكترونات، فإنها تتحول إلى أيون. فقدان الإلكترونات يؤدي إلى تكوين أيون موجب (كاتيون)، بينما اكتساب الإلكترونات يؤدي إلى تكوين أيون سالب (أنيون). إليكم بعض الأمثلة:

الذرة المتعادلة للصوديوم

تحتوي ذرة الصوديوم المتعادلة على 11 إلكترونًا و 11 بروتونًا. لديها إلكترون واحد في غلاف التكافؤ (المستوى الطاقي الأخير). عندما تفقد ذرة الصوديوم هذا الإلكترون، يصبح لديها 10 إلكترونات و 11 بروتونًا. ونتيجة لذلك، تحمل الذرة شحنة موجبة واحدة، وتتحول إلى أيون الصوديوم الموجب (+Na).
قال تعالى: ﴿إِنَّ اللَّهَ لَا يَظْلِمُ مِثْقَالَ ذَرَّةٍ ۖ وَإِن تَكُ حَسَنَةً يُضَاعِفْهَا وَيُؤْتِ مِن لَّدُنْهُ أَجْرًا عَظِيمًا﴾ [النساء: 40].

الذرة المتعادلة للكلور

تحتوي ذرة الكلور المتعادلة على 17 إلكترونًا و 17 بروتونًا. لديها 7 إلكترونات في غلاف التكافؤ. عندما تكتسب ذرة الكلور إلكترونًا إضافيًا، يصبح لديها 18 إلكترونًا و 17 بروتونًا. ونتيجة لذلك، تحمل الذرة شحنة سالبة واحدة، وتتحول إلى أيون الكلوريد السالب (-Cl).
وفي الحديث الشريف: “إن الله لا يضيع أجر من أحسن عملا”.

الذرة المتعادلة للمغنيسيوم

العدد الذري للمغنيسيوم هو 12، مما يعني أن ذرة المغنيسيوم المتعادلة تحتوي على 12 إلكترونًا و 12 بروتونًا. لديها إلكترونان في غلاف التكافؤ. عندما تفقد ذرة المغنيسيوم هذين الإلكترونين، يصبح لديها 10 إلكترونات و 12 بروتونًا. ونتيجة لذلك، تحمل الذرة شحنتين موجبتين، وتتحول إلى أيون المغنيسيوم الثنائي الموجب (+2Mg).

الذرة المتعادلة للأكسجين

تحتوي ذرة الأكسجين المتعادلة على 8 إلكترونات و 8 بروتونات. لديها 6 إلكترونات في غلاف التكافؤ. عندما تكتسب ذرة الأكسجين إلكترونين، يصبح لديها 10 إلكترونات و 8 بروتونات. ونتيجة لذلك، تحمل الذرة شحنتين سالبتين، وتتحول إلى أيون الأكسيد الثنائي السالب (-2O).