Напевно, кожному з читачів доводилося чути такі слова, як «плазма», а також «катіони і аніони», це досить цікава тема для вивчення, яка останнім часом досить міцно увійшла в повсякденне життя. Так, у побуті широкого поширення набули так звані плазмові дисплеї, які міцно зайняли свою нішу у різних цифрових пристроях – починаючи від телефонів і закінчуючи телевізорами. Але що таке плазма, і яке застосування вона знаходить в сучасному світі? Давайте спробуємо відповісти на це питання.

Агрегатні стани речовини

Ще з малих років, у початковій школі розповідали про те, що існує три стани речовини: твердий, рідкий, а також газоподібне. Повсякденний досвід показує, що це дійсно так. Ми можемо взяти трохи льоду, розтопити його, а потім випарувати – все досить логічно.

Важливо! Існує четверте базове стан речовини, називається плазмою.

Однак, перш ніж відповісти на питання: що ж це таке, давайте згадаємо шкільний курс фізики і розглянемо будову атома.

У 1911 році фізиком Ернстом Резерфордом, після довгих досліджень була запропонована так звана планетарна модель атома. Що ж вона собою являє?

За результатами дослідів з альфа-частинками, стало відомо, що атом є певним аналогом сонячної системи, де вже раніше відомі електрони грали роль «планет», обертаючись навколо атомного ядра.

Дана теорія стала одним з найбільш значущих відкриттів у фізиці елементарних частинок. Але на сьогоднішній день вона визнана застарілою, а їй на заміну прийнята інша, більш досконала, запропонована Нільсом Бором. Ще пізніше, з появою нового відгалуження науки, так званої квантової фізики, була прийнята теорія корпускулярно-хвильового дуалізму.

У відповідність з нею, більшість частинок одночасно є не лише частками, але і електромагнітною хвилею. Таким чином, неможливо на 100% точно вказати, в якому місці знаходиться електрон у певний момент. Є можливість лише припустити, де він може бути. Подібні «допустимі» межі згодом отримали назву орбіталей.

Як відомо, електрон володіє негативним зарядом, в той час як протони, що знаходяться в ядрі, – позитивним. Так як число електронів і протонів одно, то атом володіє нульовим зарядом, або ж, – електрично нейтральний.

При різних зовнішніх впливах атом одержує можливість, як втрачати електрони, так і купувати їх, при цьому змінюючи свій заряд на позитивний або негативний, стаючи при цьому іоном. Таким чином, іони являють собою частинки з ненульовим зарядом – будь то ядра атомів, або відірвані електрони. В залежності від заряду, позитивного чи негативного, іони називаються катіонами і аніонами відповідно.

Які дії можуть призвести до іонізації речовини? Приміром, цього можна добитися за допомогою нагрівання. Проте в лабораторних умовах зробити це практично неможливо – обладнання не витримає таких високих температур.

Інший не менш цікавий ефект можна спостерігати в космічних туманностях. Подібні об’єкти найчастіше складаються з газу. Якщо поблизу є зірка, то її випромінювання може іонізувати речовину туманності, в результаті чого воно вже самостійно починає випромінювати світло.

Дивлячись на ці приклади, можна відповісти на питання про те, чим є плазма. Отже, іонізуючи певний об’єм речовини, ми змушуємо атоми віддати свої електрони і придбати позитивний заряд. Вільні електрони, володіючи негативним зарядом, можуть або залишитися вільними, або ж приєднатися до іншого атома, тим самим змінивши його заряд на позитивний. Так речовина нікуди не йде, а число протонів і електронів так і залишається рівним, залишаючи плазму електрично нейтральною.

Роль іонізації в хімії

Можна з упевненістю сказати, що хімія – це, по суті, прикладна фізика. І хоча дані науки займаються вивченням абсолютно різних питань, але закони взаємодії речовини в хімії ніхто не відміняв.

Як було описано вище, електрони мають свої певні місця – орбіталі. Коли атоми утворюють яку-небудь речовину, то вони, зливаючись в групу, також «діляться» своїми електронами з сусідами. І хоча молекула залишається електрично нейтральним, одна її частина може представляти собою аніон, а інша — катіон.

За прикладом далеко ходити не потрібно. Для наочності можна взяти всім відому соляну кислоту, вона ж хлороводород – HCL. Водень в даному випадку буде володіти позитивним зарядом. Хлор у даному з’єднанні є залишком і називається хлоридом – тут він має негативний заряд.

На замітку! Досить легко з’ясувати якими властивостями володіють ті чи інші аніони.

Таблиця розчинності покаже, яка речовина добре розчиняється, а яке відразу ж вступає у взаємодію з водою.

Корисне відео: катіони та аніони

Висновок

Ми з’ясували, що являє собою іонізоване речовина, яким законам підкоряється, і які процеси за цим стоять.