Bästa svaret
Atomer har en önskan att förlora eller få en elektron för att vara stabila. När de väl har förvärvat eller förlorat några elektroner har de laddning associerade med dem eftersom deras elektron- och protontal inte längre balanserar. Men vad avgör vad som händer med elektronerna som en atom har? Allt har att göra med antalet elektroner i atomens valensskal.
Hur många elektroner har en atom?
För att hitta hur många elektroner en atom har, man tittar helt enkelt på atomnumret. Antalet elektroner = atomnumret . Klor har till exempel atomnummer 17. Det betyder att den har 17 elektroner.
Huruvida klor kommer att förlora eller få elektroner beror på hur dessa 17 elektroner är konfigurerade runt kärnan.
Elektronkonfiguration
Förlust eller förstärkning av elektroner sker för att göra en atom mer stabil. Så snart denna process inträffar kallas den inte längre en atom utan en ion .
Du kan tänka på att elektroner ordnas i ringar runt en atoms kärna. Den första ringen måste innehålla två elektroner för att vara fulla. Nästa måste innehålla åtta. I allmänhet, när valensskalet är fullt, är atomen lycklig. Den vill varken vinna eller förlora en elektron.
Vad är Valens skal för ett atom?
valensskal är det yttersta skalet av elektroner som omger en atom. Antalet elektroner i detta skal är viktigt för att bestämma hur atomen kommer att reagera och vad laddningen av jonen kan bli.
Många av de element du tänker på oftast i biologi och kemiklass behöver åtta elektroner i deras valensskal för att vara stabila. Detta kallas oktettregel .
Säg att du vet att någon atom har 10 elektroner (kan du räkna ut vilket element detta är ?). Hur många skulle vara i valensskalet? Först tar du bort två från 10 eftersom den första ringen har två val. Detta lämnar åtta elektroner. Det betyder att i valensskalet finns åtta elektroner och att valensskalet är fullt.
Om valensskalet är fullt kommer inget att hända. Atomen kommer inte att jonisera. Som ett resultat blir det ingen laddning på atomen.
I det här exemplet har du neon (visste du att det var neon?). Neon har ett helt valensskal och har således ingen laddning. Så vad händer när valensskalet inte är fullt?
Att bli en jon
Atomer vill ha en fullt valensskal, och de vill göra det så enkelt som möjligt.
Ta till exempel en titt på klor igen. Den har 17 elektroner. Hur många är i valensen? De två första nivåerna kommer att vara full med 10 elektroner. Det betyder att det finns sju elektroner kvar i valensskalet. Det betyder att klor vill få en elektron för att ha ett komplett valensskal. När det först får en elektron vad händer med laddningen?
Till att börja med är elektronerna och protonerna balanserade. Klor har 17 elektroner (en laddning av -17) och 17 protoner (en laddning av +17), så den totala laddningen är noll. När kloren får en elektron dock blir summan bara -1 eftersom det nu finns 18 elektroner och fortfarande 17 protoner. Som ett resultat är klor en negativ laddad jon. Det skrivs som: Cl-.
Negativt laddade joner kallas anjoner . Vad sägs om positivt laddade joner? De kallas katjoner . Titta på detta exempel på hur en katjon bildas:
Magnesium är atomnummer 12. Det betyder att det har 12 elektroner och 12 protoner. Hur är valet nu konfigurerat och hur många elektroner finns i valensskalet?
De första två skalen är fulla, den första med två elektroner och den andra med åtta. Allt som finns kvar är två elektroner i valensskalet. Nu kan atomerna få sex elektroner för att göra det till åtta för ett fullt skal, eller så kan det förlora två för att göra det till ett fullt skal. Det andra sättet är mycket lättare. Som ett resultat förlorar magnesium två elektroner.
Efter att ha förlorat två elektroner blir laddningen på atomen +2 eftersom det nu finns 10 elektroner (-10) och 12 protoner (+12). Det är skrivet som: Mg2 +.
Ionladdning och det periodiska systemet
Det finns en tendens till jonbildning på det periodiska systemet. Grupp 1, 2, 13 och 14 tenderar att bli positivt laddade. Detta innebär att de hellre tappar några elektroner för att komma till ett komplett valensskal.
Grupperna 15, 16 och 17 tenderar att ha en negativ laddning eftersom de hellre skulle få elektroner för att komma till ett komplett valensskal.
Slutligen, i grupp 18, är ädelgaserna. Dessa element har redan ett komplett valensskal.Av den anledningen är det osannolikt att de tappar eller får en elektron och är extremt stabila.
Svar
Som alla svar anger, har Litium 1 elektron av totalt 3 som lätt kan reagera . Så Li + -jonen skulle ha en laddning på 1+.
Detta upptäcks lätt. Så varför ville du veta det?
Jag tror att anledningen till att de gillar litium i batterier är på grund av både dess vikt, den är den lättaste metallen, och den är storlek, jonen är den minsta av elementen i sin klass, så att du kan packa fler joner på en platta i batteriet per elektrodområde, och så få högre laddningstäthet. Så totalt sett får du mer kraft från ett mindre lättare batteri. I applikationer där storlek och vikt är viktiga, som i en bärbar dator eller mobiltelefon, detta gör Li-ion till det aktuella valet. Kemien är mer komplicerad än många ”batterier” (uppladdningsbara celler är faktiskt inte batterier, de är ackumulatorer. Batterier skapar ström genom att två plattor bryts ned med skillnad i ”elektronegativitet”).
I Li-ion-celler kombineras litium alltid med andra element. Metalliskt litium används bara i litiumbatterier som litiummyntceller på datorns moderkort. brukade använda Ni-Cad-celler och ladda dem medan datorn var på . Men de hade egna problem. Myntcellerna kan hålla en CMOS-klocka i cirka 3 års normal användning, längre om du sällan stänger av datorn. Hela systemet är något föråldrat, eftersom inställningar enkelt kan lagras i BIOS EEPROM och klockan kan uppdatera sig från Internet när operativsystemet laddas. Eller en liten ultralock kan användas istället för en kastcell. Men cellerna är billiga och varar i tre år, vilket är ungefär så länge som den genomsnittliga användaren håller en dator ändå.
Lite av ämnet antar jag …
Jag förväntar mig i i framtiden kommer parning av solid state-elektrolyter och ytterligare nanorörs ultra-cap-lager i mobilbatterier så småningom att dominera marknaden, och att behöva byta ut batteriet i en mobil enhet kommer att vara ett förflutet, liksom batterier som tar eld. Celler som använder Al3 + -joner kommer troligen att ersätta Li + -celler, eftersom den potentiella energitätheten är mycket högre och kostnaden för Al vs Li är betydligt lägre. Kemin är komplicerad, men ett antal forskargrupper arbetar med den.
Enkel fråga, långt svar.