Forskellen mellem fri radikal og ion

2024 Forfatter: Alex Aldridge | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 13:35

Nøgleforskellen mellem frie radikaler og ion er, at de frie radikaler har en eller flere uparrede elektroner, men ioner har parrede elektroner.

Vi kan forklare forskellen mellem frit radikal og ion ud fra de grundlæggende egenskaber af en ion og et frit radikal. En ion kan forekomme som et molekyle eller et atom med en ladning (positiv eller negativ) på grund af tabet eller forstærkningen af en elektron. Ioner holder en negativ ladning på grund af en forstærkning af en elektron og holder en positiv ladning på grund af tab af en elektron. Ioner kan forekomme som enkelt- eller multiladede kemiske arter, afhængigt af antallet af elektroner, der er vundet eller tabt. Frie radikaler er molekyler eller atomer, der har mindst én uparret elektron. Denne artikel handler om forskellen mellem frie radikaler og ion, inklusive deres særlige egenskaber.

Hvad er fri radikal?

A Fri radikal er et atom eller en gruppe af atomer, der indeholder en eller flere uparrede elektroner. De er meget reaktive på grund af tilstedeværelsen af en uparret elektron. Frie radikaler er meget ustabile og forsøger at opnå stabilitet ved at acceptere den nødvendige elektron. De reagerer med andre kemiske forbindelser ved at fange den nødvendige elektron. Frie radikaler er vigtige mellemprodukter i naturlige processer. Vi kan betegne frie radikaler med en prik overskriften til højre. For eksempel H, Cl, HO, H3C

Figur 01: Hydroxyl-radikalen

Langlivede frie radikaler er i tre kategorier: stabile radikaler, vedvarende radikaler og di-radikaler.

1. Stabile radikaler: Det vigtigste eksempel på et stabilt radikal er molekylært oxygen O_{2. Organiske radikaler, der indeholder konjugeret π-system, kan leve længe.}
2. Vedholdende radikaler: De er langlivede på grund af den steriske trængsel omkring det radikale center og gør dem fysisk vanskelige at reagere med et andet molekyle.
3. Di-radikaler: Nogle molekyler har to radikale centre, vi navngiver dem som di-radikaler. Molekylær oxygen eksisterer naturligt (atmosfærisk oxygen) som en diradikal.

Hvad er Ion?

Ioner kan dannes, når en kemisk art vinder eller taber elektroner i kemiske reaktioner; de har en positiv (+) eller negativ (-) ladning. De får en negativ ladning ved at acceptere en elektron(er) og positiv ladning ved at donere elektroner til et elektronmangelmolekyle eller et grundstof. At acceptere eller donere elektroner påvirker direkte størrelsen af ionen; det ændrer molekylstørrelsen dramatisk. Vi kalder et atom eller en gruppe af atomer uden negativ eller positiv ladning som "neutral"; for at blive et neutr alt atom eller et molekyle skal antallet af protoner være det samme som et antal elektroner.

Figur 02: Kation- og aniondannelse

Derfor er der to former for ioner som følger.

1. Kationer eller (+) ioner – ofte falder metaller under denne kategori, da metaller mister elektroner for at blive positivt (+) ladede (Na⁺, Ba^{2 +}, Ca²⁺, Al³⁺⁾
2. Anioner (-) ioner – ofte falder ikke-metaller under denne kategori, da ikke-metaller får elektroner til at blive negativt (-) ladede (Cl^–, S^2- , O^2-, Br^–)

Hvad er forskellen mellem fri radikal og ion?

Nøgleforskellen mellem frit radikal og ion er, at de frie radikaler har en eller flere uparrede elektroner, men ioner har parrede elektroner. Derfor er frie radikaler meget ustabile, mens ioner er relativt stabile. Derfor er dette også en væsentlig forskel mellem frie radikaler og ion. Dog kan radikaler eksistere af sig selv, mens de fleste af ionerne er kombineret med modsat ladede ioner. Når man overvejer mere om deres stabilitet, bliver frie radikaler stabile ved at acceptere elektroner, men ioner er stabile, når de danner komplekser med modsat ladede forbindelser.

En anden vigtig forskel mellem frit radikal og ion er, at ionerne altid holder en ladning, men frie radikaler er ikke ladede arter, selvom de har uparrede elektroner. Denne forskel opstår, fordi det samlede antal elektroner i en ion altid ikke er lig med antallet af protoner i kernen, mens antallet af elektroner i et frit radikal er lig med antallet af protoner.

Nedenstående infografik giver flere detaljer om forskellen mellem frie radikaler og ion.

Opsummering – fri radikal vs ion

Vi kan beskrive både begreberne frie radikaler og ioner ved at bruge antallet af elektroner, der tilhører en bestemt art. Her er den væsentligste forskel mellem frie radikaler og ioner, at de frie radikaler har uparrede elektroner, men ioner har parrede elektroner. Således er frie radikaler mere reaktive. På den anden side bliver ioner kemisk stabile ved at danne forbindelser med modsat ladede ioner/molekyler.