आयन (Ion)

अणूच्या केंद्रकातील प्रोटॉन हे धन विद्युत भारित तर अणुकेंद्रकाभोवती फिरणारे इलेक्ट्रॉन हे ऋण विद्युत भारित असतात. कोणत्याही मूलद्रव्याच्या अणूमध्ये प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनची संख्या समान असते, म्हणून अणूवर कोणत्याही प्रकारचा विद्युत भार नसतो.  त्यामुळे अणूची संज्ञा लिहिताना त्याच्या डोक्यावर भार लिहित नाहीत. त्याचप्रमाणे रेणूवरही कोणत्याच प्रकारचा विद्युत भार नसतो कारण रेणूमध्येही सर्व अणूंमधील एकूण जितके प्रोटॉन असतात तितकेच एकूण इलेक्ट्रॉन असतात. उदा., सोडियमच्या अणूमध्ये ११ प्रोटॉन आणि ११ इलेक्ट्रॉन असतात. परंतु जर सोडियमच्या अणूमधून एक इलेक्ट्रॉन निघून गेला तर त्या अणूमध्ये ११ प्रोटॉन आणि १० इलेक्ट्रॉन शिल्लक राहतात, म्हणजेच ११ धन विद्युत भार आणि १० ऋण विद्युत भार. याचा अर्थ एक धन विद्युत भार जास्त असल्याने तो आता अणू न राहता धन आयन तयार होतो. जर त्या अणूमध्ये इलेक्ट्रॉनची भर पडली तर ऋण विद्युत भार जास्त झाल्याने ऋण आयन तयार होतो.  म्हणजेच  काही कारणाने जर त्या अणूने/रेणूने  एक किंवा अनेक इलेक्ट्रॉन गमावले किंवा त्यांच्यात एक किंवा अधिक इलेक्ट्रॉनची भर पडली म्हणजे तो अणू वा रेणू विद्युत भारित होतो आणि त्याला ‘आयन’ म्हणतात.

आयनांचे गुणधर्म  आणि ज्या अणूंपासून ते तयार झाले त्यांचे गुणधर्म अगदी भिन्न असतात. धातूच्या एखाद्या अणूपासून तयार झालेला आयन सामान्यत: धन विद्युत भारित असतो व अधातूच्या एखाद्या अणूपासून किंवा रेणूपासून तयार झालेला आयन ऋण विद्युत भारित असतो. आयनांच्या विद्युत भारांच्या संख्येला ‘विद्युत संयुजा’ म्हणतात. आयनाच्या चिन्हाच्या माथ्यालगत भाराचे मूल्य आणि तो धन किंवा ऋण आहे हे अंक व चिन्ह लिहून दाखविले जाते. उदा., सोडियम  आयनाचा भार धन व एक असतो आणि तो Na⁺¹ असा लिहितात किंवा अनेकदा अंक न लिहिता त्या अंकाच्या संख्येइतके भाराचे चिन्ह लिहितात. सल्फेट आयनाचा विद्युत भार ऋण व दोन असतो, त्याचे भारासहित चिन्ह SO₄^-2 असे किंवा SO₄^{– –} असे लिहितात.

घनस्वरूपी क्षारातील आयन नियमित रीतीने रचलेले असतात, त्यामुळे त्यांची हालचाल सहज होऊ शकत नाही. घन अवस्थेत ते हालू शकत नाहीत परंतु क्षार पाण्यात विरघळले किंवा वितळले म्हणजे आयन मुक्त होतात व ते हालू शकतात. एखाद्या क्षाराच्या द्रावणातून विद्युत प्रवाह जाऊ दिला म्हणजे ऋण भारित आयन धनाग्राकडे व धन भारित आयन ऋणाग्राकडे आकर्षित होतात आणि विद्युत अग्राशी आपापले धन व ऋण विद्युत भार गमावून निर्भारित होतात.

आयन हे वायुस्थितीतही आढळतात. वेगवान विद्युत भारित कण वायूतून गेले, तर वायुरेणूतील एखादा इलेक्ट्रॉन, वेगवान कणातील ऊर्जा स्वीकारून उच्च ऊर्जा पातळीवर चढतो. परंतु फक्त ऊर्जापातळी बदलली म्हणजे आयन होतोच असे नाही. उच्च उर्जापातळीवर गेल्यावर अणू किंवा रेणू उत्तेजित झालेला असतो. अशा वेळी एका कक्षेतील इलेक्ट्रॉन एकटाच राहिला तर त्याचा मुक्त मूलक(free radical) तयार होतो. मुक्त मूलकावर कोणताच विद्युतप्रभार नसतो,  कारण मुक्त मूलकात धन विद्युत भारित प्रोटॉन आणि केंद्रकाभोवती फिरणारे ऋण विद्युत भारित इलेक्ट्रॉन यांची  संख्या सारखीच असते. परंतु अशा स्थितीत जर इलेक्ट्रॉन अणू किंवा रेणूतून बाहेर पडला तरच आयन तयार होतो. वायूचे तापमान साधारण २,०००^० से. किंवा त्याच्याही  पुढे वाढविल्यास किंवा वायूतून विद्युत प्रवाह जाऊ दिल्यास अणू किंवा रेणूतून एक किंवा अधिक इलेक्ट्रॉन बाहेर फेकले जातात. जसजसे तापमान वाढते तसतसे अधिक अणू आयनित होतात. अशा स्थितीत वायू हा इलेक्ट्रॉन आणि धन विद्युत भारित आयनांचे मिश्रण बनतो. वायूच्या या अवस्थेलाच आयनद्रायू (प्लाझ्मा) असे म्हणतात.

संदर्भ :

• मराठी विश्वकोश
• http://pluto.space.swri.edu/image/glossary/plasma.html

समीक्षक – भालचंद्र भणगे