(Gr. : ioon, gaande) is een electrisch geladen atoom of atoomgroepering [radicaal). In gasontladingen komen ook ionen voor, gasionen (zie hierna), maar in de scheikunde denkt men in de eerste plaats aan ionen in oplossingen en voorts aan ionen in de smelt- en in de vaste phase. Arrhenius is de schepper van de ionentheorie, waarbij hij liet zien, dat de eigenschappen van de waterige oplossingen, in de eerste plaats het geleidend vermogen en voorts de verschijnselen van de vriespuntdaling, verklaard moeten worden door aan te nemen, dat de zouten, zuren en basen in oplossing geheel of ten dele in ionen zijn gesplitst.
Daar de positief geladen ionen, zoals Na+, naar de kathode bewegen, worden deze kationen, de negatieve ionen, zoals Cl-, anionen genoemd, omdat deze zich naar de positieve pool, de anode bewegen. Een stof, die zich in ionen splitst, en die dus door de electrische stroom ontleed kan worden, heet electrolyt. De sterke electrolyten, zoals vrijwel alle zouten, de sterke zuren en hydroxyden, zijn totaal, de zwakke electrolyten slechts ten dele in ionen gesplitst (z Debije-Hückel-theorie). De positieve enkelvoudige ionen kunnen 1-, 2-, 3- of 4-voudige ladingen dragen; negatieve enkelvoudige ionen in waterige oplossingen hebben geen hogere lading dan twee; complexe ionen kunnen wel hoger geladen zijn. De oorzaak, dat de ionen gevormd worden, ondanks de daarvoor benodigde energie, en tevens de grond waarom zij zich niet verenigen, ondanks de sterke aantrekking van tegengesteld geladen deeltjes, is gelegen in de hydratatie. De reacties in oplossing zijn dus ook, zoals Arrhenius aantoonde, reacties tussen ionen. De neutralisatie van zuren en basen is in feite slechts de reactie: H+ + OH- = H2O (ionenformule), het warmte-effect is dan ook voor alle sterke zuren en basen gelijk.Later is vooral door de Röntgenanalyse van kristalstructuren gebleken, dat de meeste vaste anorganische zouten ook opgebouwd zijn uit ionen. Zij geleiden de stroom echter weinig en pas bij hogere temperatuur. Ook in de smelt zijn zouten geheel in ionen gesplitst. Deze geleiden de electrische stroom zeer goed, omdat de ionen, anders dan in een kristalrooster, gemakkelijk beweeglijk zijn.
Volgens de theorie van de chemische binding kunnen echter ook verbindingen, die zich in water niet splitsen, niettemin overwegend uit ionen zijn opgebouwd.
PROF. DR J. A. A. KETELAAR
Lit.: J. A. A. Ketelaar, De chemische binding (Amsterdam 1947).
Gasmoleculen kunnen in ionen worden gesplitst door bestraling met electromagnetische stralen (röntgenstralen, gammastralen) en corpusculaire stralen (alphastralen, bêtastralen). Het geleidingsvermogen van geïoniseerde gassen berust op het feit, dat de positieve, resp. negatieve ionen zich onder invloed van de aangelegde electrische spanning naar de negatieve resp. positieve electrode bewegen. In gassen speelt overwegend de beweging der lichtere electronen een nog grotere rol [z gasontlading). PROF. DR G. J. SIZOO
Ionenproduct.
Voor de evenwichten in waterige oplossingen van zouten en zuren en basen geldt uiteraard ook de massawerkingswet. In de gevallen van de eigen dissociatie van water en van de oplosbaarheid van moeilijk oplosbare zouten neemt deze echter de bijzonder eenvoudige vorm aan van het ionenproduct, resp. het oplosbaarheidsproduct. In water bestaat het evenwicht H2O ^ H+ + OH-, zodat dus [H+],[oh-]/H2O = K.
Daar nu evenwel de zo hoge concentratie van het water in een oplossing practisch altijd een constante is door de geringe graad van splitsing, is ook [H+] [OH-] = kw; kw is de zgn. „water-constante”. Dit ionenproduct is bij kamertemperatuur gelijk 10-14.
Ionenuitwisselaars
zijn vaste stoffen die, in een vloeistof gebracht, daarin ionen afgeven, terwijl zij andere, zich in de vloeistof bevindende ionen opnemen. De vaste stof verwisselt dus haar ionen met die van de vloeistof. Men vindt in de natuur stoffen, naverwant aan klei, die de genoemde eigenschap bezitten; men noemt ze zeolithen. Het zijn natriumaluminiumsilicaten, waarin Na ionen zeer los in het aluminiumsilicaatrooster worden vastgehouden. Filtreert men nu een oplossing van een electrolyt met een bed van dit materiaal, dan worden Ca, Mg, Fe, Mn en Al-ionen uit de oplossing verwisseld met natriumionen uit het zeolith.
Natrium zeolith + Ca ionen + Ca zeolith + Na ionen.
Deze vergelijking is omkeerbaar. Het ligt voor de hand dat deze stoffen gebruikt worden bij het ontharden van ketelwater. Voorts gebruikt men ze bij de waterreiniging in de wasserij, de ververij, de gistingsbedrijven en de suikerfabrieken.
De voornaamste minerale zeolithen die voor het ontharden van water gebruikt worden zijn: glauconiet of groenzand en een zeer plastische kleisoort, het bentoniet, dat een koraalrode kleur heeft. Beide ondergaan nog een bewerking voordat ze voor het gebruik gereed zijn. Het product uit groenzand heet dan permutiet en dat uit bentoniet heet refiniet.
Zeolithen kunnen ook kunstmatig worden gemaakt uit aluminium en natriumsilicaat (synthetische zeolithen).
Zijn de zeolithen uitgeput dan kan men ze regenereren door een keukenzoutoplossing door het zeolithfilter te laten lopen. De opgenomen kationen worden dan weer verwisseld door de Na ionen uit het keukenzout.
Ook kunstharsen, verkregen uit phenol en formaldehyde, van het bakeliettype, vormen ionenuitwisselaars waarmee men kationen tegen H ionen kan verwisselen (zuur-type).
Kunstharsen, verkregen door condensatie van aniline met aldehyden (aminoplasten), wisselen anionen (SO4– -, Cl-, CO5--) tegen OH ionen uit.
Actieve kool levert na behandeling met geconcentreerd zwavelzuur of met chloorsulfonsum SO2 (OH) Cl, eveneens ionenuitwisselaars, die H ionen afgeven, maar door behandeling met NaCl-oplossing overgaan in Na ionen afgevende ionenuitwisselaars.
IR DR A. KOREVAAR.
Lit.: F. Krezil, Active Tonerde; ihre Herstellung und Anwendung (Stuttgart 1938); M. Déribéré et A. Esme, La bentonite. Les argiles colloïdales et leurs emploi (Paris 1941).
Ionstralen
Uit de beschouwing van de bouw van de kristallen is men tot de opvatting gekomen, dat de ionen zich gedragen als vrijwel harde bollen, die zich in de vaste toestand vaak zo stapelen, dat een dichtst mogelijke pakking ontstaat van de grote ionen (bijv. Cl-), waartussen de kleine ionen (bijv. Na+) een plaats vinden (z kristalrooster) in de open ruimten. Aldus kan aan de ionen een straal worden toegekend (Bragg, Goldsmidt).
De ionstraal bepaalt in hoge mate chemische eigenschappen; zo komt de gelijkheid in ionstraal van lithium en magnesium tot uitdrukking in een overeenkomst in eigenschappen van tal van verbindingen (z lithium). In waterige oplossing zijn de ionen gehydrateerd, de stralen van de ionen met hun watermantel kunnen worden afgeleid uit de loopsnelheid; het gehydrateerde lithium ion is hier het grootste in de rij van de alkalimetalen.
