离子(ion)是得到或失去电子的原子(或原子团),所以整体带电荷。要找出它的粒子,保留原子的质子和中子,只改变电子:正电荷就减去电子,负电荷就加上电子。
这一课直接建立在读懂质子数与核子数之上,并通向化学键与结构中的离子概念。
什么会变,什么不变?
在化学变化中,原子核不受影响。质子和中子保持原样,所以质子数和核子数不变。只有电子在移动。
- 阳离子(cation): 失去电子。电子 = 质子 − 电荷数。
- 阴离子(anion): 得到电子。电子 = 质子 + 电荷数。
电荷的大小就是得失电子的数量。电荷 3+ 表示失去三个电子。电荷 2− 表示得到两个电子。
例题
求离子 27/13 Al³⁺ 中质子、中子和电子的数量。
第 1 步,质子: 质子数是 13,所以有 13 个质子。
第 2 步,中子: 27 − 13 = 14 个中子。
第 3 步,电子: 中性原子有 13 个电子。电荷 3+ 表示失去三个电子,所以 13 − 3 = 10 个电子。
第 4 步,检查电荷: 质子带 +13,电子带 −10,合起来是 +3,与离子的电荷一致。
答案: 13 个质子,14 个中子,10 个电子。
第 4 步的电荷检查对每个离子都有效,只需几秒钟。
要留意的错误
常见的失误是因为“离子的电荷不同”而改动质子数。
Al³⁺ 的错误答案: 10 个质子,14 个中子,10 个电子。
学生把质子数改成和电子数一样,结果把离子变成了另一种元素。
质子数一变,元素就变了,而形成离子时质子数不会变。纠正:质子数由元素决定。只有电子数在变,电荷就是两者之差,即质子减电子。
阴离子也用同样的方法。对于 16/8 O²⁻,质子仍是 8,中子仍是 16 − 8 = 8,电子是 8 + 2 = 10。
自我检测
1. 23/11 Na⁺ 中有多少个质子、中子和电子?
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质子 = 11。中子 = 23 − 11 = 12。电子 = 11 − 1 = 10。检查:+11 − 10 = +1。
11 个质子,12 个中子,10 个电子。
2. 32/16 S²⁻ 中各种粒子各有多少?
显示答案
质子 = 16。中子 = 32 − 16 = 16。电子 = 16 + 2 = 18。检查:+16 − 18 = −2。
16 个质子,16 个中子,18 个电子。
3. 一个粒子有 26 个质子、30 个中子和 23 个电子。请写出带核子数、质子数和电荷的符号。
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核子数 = 26 + 30 = 56。质子数是 26,所以元素是铁。电荷 = 26 − 23 = +3。
56/26 Fe³⁺
接下来学什么
下一课看同一元素的原子如何在中子数上不同:比较同位素。方程式配平推理训练器也会说明离子结合时电荷为什么必须平衡,综合练习把原子和离子混在一起考。
如果你懂规则,一遇到负电荷还是出错,线上一对一化学补习的老师当场就能看出原因,并让你换几个离子再练。