離子(ion)是指原子由于自身或外界的作用而失去或得到一個或幾個電子使其達(dá)到最外層電子數(shù)為8個(如第一層是最外層，則為2個，若是氫離子，則沒有外層電子)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這一過程稱為電離。電離過程所需或放出的能量稱為電離能。
在化學(xué)反應(yīng)中，金屬元素原子失去最外層電子，非金屬原子得到電子，從而使參加反應(yīng)的原子或原子團(tuán)帶上電荷。帶電荷的原子叫做離子，帶正電荷的原子叫做陽離子，帶負(fù)電荷的原子叫做陰離子。陰、陽離子由于靜電作用而形成不帶電性的化合物。
離子是什么
元素的原子由原子核(包括質(zhì)子和中子)和電子組成，電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)。原子核中的質(zhì)子呈正極性，中子呈中性，電子呈負(fù)極性。在通常情況下，電子的負(fù)電荷和質(zhì)子的正電荷相等，兩者平衡使原子的總電荷量為0。
在某些外界能量的作用下，原子外層的電子運(yùn)動的速度加快到一定程度時，會逸出軌道與其他中性原子結(jié)合，這一原子“俘獲”電子之后負(fù)電荷量增加，呈現(xiàn)負(fù)極性，我們稱之為“負(fù)離子”。而失去電荷的原子負(fù)電荷量減少，呈現(xiàn)正極性，我們稱之為“正離子”。
在化合物的原子間進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移而生成離子的過程稱為電離，電離過程所需或放出的能量稱為電離能。電離能越大，意味著原子越難失去電子。
離子化合物，即陰、陽離子間以離子鍵組成的化合物，如可溶于水的酸、堿、鹽，當(dāng)在水中溶解并電離時，恒定條件下，處于離子狀態(tài)的比例和處于分子狀態(tài)的比例達(dá)到動態(tài)平衡，稱為離子平衡。
離子的發(fā)現(xiàn)史
18世紀(jì)，物理學(xué)家?guī)靵鰧?shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，絕緣的金屬導(dǎo)體所帶的電荷會在大氣中消失。物理學(xué)家倫琴和貝克勒爾研究發(fā)現(xiàn)，電解質(zhì)溶液中的氣體帶有正極性或負(fù)極性的電荷微粒，由于這些帶電微粒的存在，使氣體具有導(dǎo)電的性能。
物理學(xué)家艾斯特爾、蓋特勒和威爾遜也用大氣導(dǎo)電性的理論對庫侖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出解釋。這種空氣中的導(dǎo)電微粒，被物理學(xué)家法拉第稱為“離子”，“空氣離子”因而得名。
經(jīng)歷100多年后，J.Thomson第一個以公式方法來表達(dá)離子的特性，同時建立了正、負(fù)離子的模型，接著Eiseer和Geieel兩人證明了離子的存在，即帶有正、負(fù)電荷的粒子，其粒徑略大于分子的直徑。
1905年Langerin在大氣中發(fā)現(xiàn)了第二種離子稱為Langerin離子或大直徑帶電粒子，又稱為重離子。
1909年A.Pouer發(fā)現(xiàn)了第三種離子即中等直徑的離子，稱之為中離子。
20世紀(jì)30年代德國Dessauer開創(chuàng)了大氣正、負(fù)離子生物的研究。
離子的產(chǎn)生原理
離子是指原子由于自身或外界的作用而失去或得到一個或幾個電子使其達(dá)到最外層電子數(shù)為8個或2個的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這一過程稱為電離，電離過程所需或放出的能量稱為電離能。
在化學(xué)反應(yīng)中，金屬元素原子失去最外層電子，非金屬原子得到電子，從而使參加反應(yīng)的原子帶上電荷。帶電荷的原子叫做離子，帶正電荷的原子叫做陽離子，帶負(fù)電荷的原子叫做陰離子。陰、陽離子由于靜電作用而形成不帶電性的化合物。
原子是由原子核和核外電子組成，原子核帶正電荷，繞核運(yùn)動的電子帶負(fù)電荷，原子的核電荷數(shù)與核外殼層電子數(shù)相等，因此原子顯電中性，如果原子從外獲得的能量超過某個殼層電子的結(jié)合能，那么這個電子就可脫離原子核的引力場范圍成為自由電子。
當(dāng)原子失去一個或多個電子時，核電荷數(shù)多于核外殼層電子數(shù)，這時原子就變成帶正電荷的離子。同樣某些元素的原子能粘上一個電子，使得核外殼層電子總數(shù)大于核電荷數(shù)，此時原子變成帶負(fù)電荷的負(fù)離子。
在多數(shù)情形下，原子失去電子變成正離子，在絕對溫度不為零的任何氣體中都有一定數(shù)量的原子被電離，在氣體放電過程中以及受控聚變裝置產(chǎn)生的高溫等離子體中，有大量的工作氣體原子和雜質(zhì)原子的殼層電子被剝離成為離子，例如氧原子，若失去一個電子記作O+，若失去兩電子記作O2+。以此類推，此外以離子鍵組的化合物，如可溶于水的酸、堿、鹽，在它們的水溶液中存在著大量的正負(fù)離子。
離子的特性
離子是組成離子型化合物的基本粒子。離子型化合物在任何狀態(tài)下(晶體、熔融狀態(tài)、蒸氣狀態(tài)或溶液中)都是以離子的形式存在的。因此，離子的性質(zhì)在很大程度上決定著離子化合物的性質(zhì)。就是說，離子的性質(zhì)，即離子的三種重要特征：離子的電荷、離子的半徑、離子的電子層結(jié)構(gòu)的類型(簡稱離子的電子構(gòu)型)是決定離子型化合物的共性和特性的根本原因。
1、離子的電荷
離子電荷對于離子的性質(zhì)以及所組成的離子型化合物的性質(zhì)，都有很大影響。即使是同一種元素，當(dāng)形成不同電荷的離子時，由它們所組成的離子型化合物的性質(zhì)也會有較大的差異。
例如，鐵元素能形成Fe2+、Fe3+兩種離子，這兩種離子及其化合物在性質(zhì)上就大不相同。Fe3+比Fe2+的正電荷多，在一定條件下，F(xiàn)e3+能奪取1個電子變成Fe2+，而相反，F(xiàn)e2+則有失去1個電子變?yōu)镕e3+的傾向。Fe3+在溶液中能跟SCN-離子作用生成血紅色的Fe(SCN)2+離子，而Fe2+則不發(fā)生這種反應(yīng);Fe3+在水溶液里呈黃色，F(xiàn)e2+在水溶液里卻呈淺綠色等。
2、離子的電子構(gòu)型
離子的電子層結(jié)構(gòu)類型不同，對離子化合物的性質(zhì)亦有一定的影響。
例如，Na和Cu離子的電荷數(shù)相同，都是+1價的離子，它們的離子半徑也很相近，Na的半徑是0.095 nm，Cu的半徑是0.096 nm，但它們相應(yīng)的化合物的性質(zhì)卻有較大的差別：如NaI(碘化鈉)易溶于水，而CuI(碘化亞銅)不易溶于水。這主要是由于Na的電子構(gòu)型(2s2p)和Cu的電子構(gòu)型(3s3p3d)很不相同。
3、離子的半徑
原子或離子的絕對大小是無法確定的，因?yàn)樵雍送怆娮硬⒎窃诠潭ǖ能壍郎线\(yùn)動。而通常說的離子半徑是指離子的有效半徑，它是通過各種結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)測定兩個異號離子A和B所組成的離子型化合物的核間距d求算出來的。而d等于A的半徑r1與B的半徑r2之和，即d=r1+r2
由此可見，離子半徑只能近似地反映離子的大小，離子半徑隨配位數(shù)、離子的價數(shù)等等而改變。離子半徑求算時，必須假設(shè)某個離子的r1為已知，然后依據(jù)r2=d-r1公式求出r2。
1926年，戈爾德施米特由晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)確定了氟離子和氧離子的半徑分別是0.133 nm和0.132 nm，然后以此為基準(zhǔn)，推算出其他各離子的半徑。
