تحقیق ترکیبهای یونی

اختصاصی از فی لوو تحقیق ترکیبهای یونی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فایل : word

قابل ویرایش و آماده چاپ

تعداد صفحه :12

ترکیبهای یونی

در بخش قبل ملاحظه کردید که اتمهای گازهای نجیب دارای آرایش پایدار هستند زیرا تمام اوربیتالهای لایه ظرفیت آنها پرشده است ( ns2  -  np6) اتمهای دیگر هم تمایل دارند که خود را به آرایش الکترونی گاز نجیب قبل یا بعد از خودشان برسانند. وقتی اتمی به آرایش هشتایی پایدار می رسد، از واکنش پذیری آن کاسته می شود و دیگر تمایلی به تشکیل پیوندهای دیگر از خود نشان نمی دهد.

 مشاهده ها نشان می دهد که فلزها با از دست دادن الکترونهای ظرفیت خود به آرامش هشتایی می رسند و تبدیل به کاتیون (یون مثبت) می شوند. در حالی که نافلزها  با گرفتن  الکترون به این آرایش پایدار می رسند و تبدیل به آنیون (یون منفی) می شوند.

دانلود تحقیق کامل درمورد بررسی ایجاد پرتوهای یونی سرد برای نانو‌تکنولوژی

اختصاصی از فی لوو دانلود تحقیق کامل درمورد بررسی ایجاد پرتوهای یونی سرد برای نانو‌تکنولوژی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 39

بررسی ایجاد پرتوهای یونی سرد برای نانو‌تکنولوژی

عنصر اساسی در توانایی ما برای مشاهده، ساخت، و در بعضی موارد به‌کاراندازی دستگاههای بسیار کوچک فراهم بودن پرتوهای ذره‌ای بسیار متمرکز، مشخصا" از فوتون‌ها، الکترون‌ها و یون‌ها می‌باشد.

قانون عمومی حاکم بر اثر ذرات برخوردی، بیان می‌دارد که چنانچه تمایل به تمرکز یک پرتو از ذرات به یک نقطه با اندازه مشخص داشته باشیم، طول موج وابسته به ذرات برخوردی باید کوچک‌تر از اندازه قطر نقطه مورد نظر باشد. روابط حاکم بر انرژی و بالطبع طول موج این ذرات بیان کننده آن است که اتم‌ها و بالطبع یون‌ها مناسب ترین کاندیداها برای این آزمایشات می‌باشند (جدول 1)

با نگاهی به جدول 1 مشاهده می‌کنیم که فوتون‌های در ناحیه مریی (eV5/3 – 6/1) برای تمایز تا یک مایکرون و تشخیص اندازه‌های تا چند مایکرون مفید هستند. استفاده از فوتون‌های انرژی بالاتر یعنی در ناحیه UV تا محدود اشعه ایکس (eV1000 – 5) قدرت تمایز پذیری بیشتری را حاصل می‌نماید. اما با افزایش بیشتر انرژی (بزرگ‌تر از (eV) 1000) به علت افزایش اثر پخش شدگی (scattering) فوتون‌ها کاربرد خود را در محدوده طول موج‌های کوتاه به سرعت از دست می‌دهند.

در مورد الکترون‌ها که معمولا" در محدوده انرژی‌های (eV) 105 - 102 به کار می‌روند، محدودیت طول موج در اندازه‌های اتمی، که چند آنگستروم (m10-10) می‌باشد، وجود نداشته اما دوباره محدودیت ناشی اثر بخش شدگی ظاهر میگردد، که توجه به استفاده از الکترون‌ها را کاهش می‌دهد. در خصوص به کارگیری یون‌ها، با توجه به جدول 1 حتی یون‌های با انرژی خیلی کم طول موجی بسیار کوتاهی دارا میباشند، و به علت آنکه دارای اندازه‌ای قابل مقایسه با اندازه‌های آرایه‌های اتمی می‌باشند، حوزه عمل آنها بسیار محدود بوده و دارای پخش شدگی بسیار ناچیز می‌باشند.

به واسطه همین خصوصیات از یک طرف و امکان دست‌کاری (manipulation) آسان یون‌ها در میدآنهای الکتریکی و مغناطیسی، توجه به استفاده از یون‌ها در ساختارهای بسیار ریز در قرن جدید و آینده، که قرون ساختارهای بسیار ریز که اصطلاحا" فن‌آوری نانویی گفته می‌شود اهمیت می‌یابد. با توجه به خصوصیات این فن‌آوری، سیستم تحویل دهنده پرتو یونی باید یون‌هایی را آماده سازد که به صورت بسیار بالایی متمرکز شده، و دارای هم‌راستایی بسیار خوبی بوده و در نتیجه دارای پراکندگی بسیار کم و تابندگی بالا باشند.

فضای فاز

برطبق مکانیک آماری مشخصه اصلی حرکت هر توزیع یونی در فضای فاز (phase space) که فضای معرف حرکت یون‌ها می‌باشد، به وسیله مختصات اندازه حرکت (p) و جابه‌جایی (q) بیان می‌گردد. برای سیستم‌های با سه درجه آزادی (x,y,z) این فضا، فضایی 6 بعدی را با مختصات (px,p y,p z) p iو (q x,q y,q z) q i تشکیل می‌دهد.در نتیجه برای یک حجم جزیی در فضای فاز داریم؛

dV6 = dq x dq y dq z dp x dp y dp z

و برای تعداد ذرات در این فضا خواهیم داشت:

d6N = f6(q, p, t)dV6

که Vحجم کلی در این فضا و f دانسیته مکانی در فضای فاز (local phase space density)می‌باشد.

اصل کلی در مکانیک آماری که بیانگر روابط مابین این مختصات و حرکت یون‌ها می‌باشد به قضیه لیوویل مشهور می‌باشد(1). برطبق این قضیه دانسیته(f) فضای فاز (phase space density) در طول مسیر یون‌ها نسبت به زمان مقداری است ثابت و در نتیجه توسط شرایط اولیه توزیع یونی تعیین می‌گردد.

از طرفی بر طبق مکانیک آماری هر توزیع یونی را که در تعادل ترمودینامیکی قرار دارد می‌توان توسط مفهوم اساسی دما مشخص نمود (1). در این صورت نتیجه کلی قضیه لیوویل و مفهوم دما، ارتباط دانسیته توزیع یون‌ها در فضای فاز و دمای توزیع یونی می‌باشد.

phase space density = Constant *exp(E/kT)

به طور خلاصه می‌توان بیان داشت که هر چه دمای مجموعه‌ای از یون‌ها پایین تر باشد دانسیته توزیع یونی در فضای فاز بیشتر می‌گردد (شکل 1).

 در شرایط اولیه (b) توزیع یونی پس از سرد شدن

با توجه به ارتباط مابین دانسیته توزیع یونی و پراکندگی و تابندگی و قطر توزیع می‌توان اصل ارتباط این مفاهیم را با مفهوم دما به صورت ذیل بیان نمود,

با کاهش دمای توزیع یونی، دانسیته

توزیع در فضای فاز افزایش یافته و در نتیجه این امر باعث کاهش پراکندگی (emittance) و افزایش تابندگی (brightness) و کاهش قطر توزیع(distribution diameter) یونی می‌گردد (نمودار 1).

نمودار 1. بیان کننده جهت افزایش و کاهش پارامترهای مختلف.

حد نهایی این کاهش دما و در نتیجه کاهش پراکندگی و قطر توزیع و افزایش تابندگی را می‌توان میعان بوز - انیشتین(2(دانست.

برای ایجاد توزیع یون‌ها در دماهای پایین، ابتدا باید یون‌ها در محیطی که اصطلاحا" به آن تله (trap) می‌گویند، به دام انداخت. تله‌های مغناطیسی که به تله‌های پنینگ مشهورند (3)، تله‌های رادیوفرکانسی (RFQ)، که تله‌های پایولی (Paul trap) نیز نامیده می‌شوند (4)، محیط‌های به دام انداختن یون‌ها را فراهم می‌سازند. جزییات نحوه عملکرد این تله‌ها را می‌توان در مراجع اشاره شده جستجو نمود، اما به دلیل اهمیت و کاربرد آینده در تهیه پرتوهای نوری مورد استفاده در فن‌آوری نانویی توجه خاص به تله‌های رادیوفرکانسی و هدایت کننده‌های یونی رادیو فرکانسی (RFQ ion guide) (چهارقطبی رادیوفرکانسی) که نحوه عملکرد متشابهی با تله‌های رادیوفرکانسی دارند می‌نماییم.

اساسا" تله‌های یونی و هدایت کننده‌های چهارقطبی، محیط‌های ایده آل برای مشاهده و دست‌کاری (manipulation) یون‌ها را فراهم می‌سازند. یک تله یونی دارای ساختاری متشکل از سه الکترود، (الکترود حلقه و دو الکترود انتهایی) به شکل هذلولی دوار می‌باشد که با به‌کارگیری پتانسیل‌های متغیر(AC) و ثابت (DC) یک میدان چهارقطبی را ایجاد می‌نماید که قادر است حرکات ذرات باردار در سه بعد محصور نماید (شکل 2).

شکل2. مشخصات الکترودهای یک تله یونی رادیوفرکانسی

هدایت کننده چهار قطبی، از چهار میله موازی بهره می‌جوید که با اعمال ترکیبی از پتانسیل‌های متغیر (AC) و ثابت (DC) یک میدان چهار قطبی ایجاد و قادر خواهد بود حرکات ذرات باردار را در دو بعد محصور و در بعد سوم باعث انتقال ذرات باردار گردد (شکل 3).

شکل 3. مشخصات الکترودهای یک هدایت کننده چهار قطبی

معادلات حاکم بر حرکات ذرات در چهارقطبی‌ها از نوع فرم عمومی معادلات مشهور به ماتیو(Mathieu equation) (1) بوده که دارای راه حل‌های استاندارد می‌باشند.

در این معادله U جایگزین مختصات z و یا r شده،  و au و qu پارامترهای پایداری حرکت نامیده می‌شوند، و دارای مقادیر که در آنها، w تابع فرکانس RF، U مقدار پتانسیل ثابت (DC) و V دامنه پتانسیل متغیر (AC) می‌باشد.

آنالیز ریاضی معادلات ماتیو (Mathieu)، نواحی از پایداری حرکت یون‌ها را در میدآنهای چهارقطبی مشخص می‌نماید، که به دیاگرام پایداری موسوم می‌باشد (شکل 4). با قراردادن یون‌ها در نواحی پایدار می‌توان آنها را در تله‌ها و هدایت کننده‌های چهارقطبی به ترتیب در سه و دو بعد محصور نمود.

شکل 4. دیاگرام پایداری

سرد کردن یون‌ها در میدآنهای چهارقطبی

عامل اصلی در پایداری حرکت یون‌ها در میدآنهای چهارقطبی وجود RF می‌باشد. هرچند که وجود RF در این میدآنها خود عاملی است جهت افزایش دمای پرتوهای یونی و در نتیجه جلوگیری از ابقای طولانی این پرتوها(5). در حقیقت هر چه دما پرتوها در این میدآنها کاهش یابد پایداری حرکت یون‌ها از یک طرف در این چهار قطبی‌ها افزایش یافته و از طرف دیگر با کاهش دما، دانسیته فضای فاز افزایش یافته و پرتوهایی با پراکندگی کمتر و تابندگی بیشتر حاصل می‌گردد. روش‌های مختلفی برای کاهش دما پرتوهای یونی به‌کار می‌رود که مهم‌ترین آنها عبارتند از:

1- سرد کردن به روش تبخیری،

2- سرد کردن به وسیله برخورد با مولکول‌های خنثی یا سرد کردن بافری،

3- سرد کردن با لیزر،

1- در روش تبخیری، یون‌های با انرژی بالا به وسیله برخورد با الکترودهای چهارقطبی از بین رفته و در نتیجه متوسط انرژی یون‌ها در پرتو کاهش یافته نهایتا" باعث سرد شدن تدریجی پرتو می‌گردد.

2- در روش برخورد با مولکول‌های خنثی (برخورد یون - ذره خنثی)، متوسط انرژی پرتو و در نتیجه دمای پرتو بوسیله برخورد با مولکول‌هایی که جرم آنها به مراتب کوچک‌تر از جرم پرتوهای یونی است در پروسه‌ای که اصطلاحا" کشش جذبی (Viscous Drag) گفته می‌شود، کاهش می‌یابد. در عمل وجود rf به همراه این برخوردها باعث می‌شود دمای تعادل نهایی حاصل از عمل سرد شدن کمی بالاتر از دمای گاز بافری باشد. نهایتا" در این روش با کاهش دمای گاز بافری تا دمای نیتروژن مایع و یا حتی هلیوم مایع می‌توان پرتوهای یونی بسیار متمرکز با پراکندگی بسیار کم و تابندگی بالا ایجاد نمود که کاربردهای آینده این فن‌آوری را در نانوتکنولوژی فراهم می‌سازد.

منابع و مراجع:

1. Goldstein, “Classical Machanics”, Addison-Wesley, Reading (1980).
2. Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle, Carl E. Wiemen, “Bose-Einstein Condensation in dilute gases of Alkali atoms”, The 2001 Nobel Prize in Physics.
3. R.E. March and J.F.J. Todd, “Modern Mass Spectrometry-Practical Aspects of Ion Trap Mass Spectrometry, CRC Press series (1995).
4. A.M. Ghalambor Dezfuli, “Injection, Cooling and Extraction of Ions from a Very Large Paul Trap”, Ph.D. Thesis, McGill University (1996)
5. A.M. Ghalambor Dezfuli, “Ion Trap Nanotechnology?” Physical society, Physics Department McGill University, Montreal Quebec Canada (2001)
6. T. Kim. “Buffer gas cooling of ions in a radio frequency Quadrupole ion guide”. Ph.D. Thesis, McGill University Montreal (Quebec), August (1997).

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید

تحقیق رزین های تعویض یونی

اختصاصی از فی لوو تحقیق رزین های تعویض یونی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فایل : word

قابل ویرایش و آماده چاپ

تعداد صفحه :62

رزین های تعویض یونی ذرات جامدی هستند که می توانند یون های نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند.

در سال 1850 یک خاک شناس انگلیسی متوجه شد که محلول سولفات آمونیمی که به عنوان کود شیمیایی بکار می رود، در اثر عبور از لایه های ستونی از خاک، آمونیم خود را از دست می دهد بگونه ای که در محلول خروجی از ستون خاک، سولفات کلسیم در محلول ظاهر می شود.

این یافته توسط دیگران پیگیری شد و متوجه شدند که سیلیکات آلومینیوم موجود در خاک قادر به تعویض یونی می باشد. این نتیجه گیری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیوم از ترکیب محلول و سولفات آلومینیم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید. بنابراین اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیوم بود.

به رزین های معدنی، زئولیت می گویند و در طبیعت سنگهای یافت می شوند که می توانند کار زئولیت های سنتزی را انجام دهند. این مواد، یون های سختی آور آب ( کلسیم و منیزیم) را حذف می کردند و بجای آن یون سدیم آزاد می کردند از اینرو به زئولیت های سدیمی مشهور شدند که استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیادی داشت چون احتیاج به استفاده از مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند. اما زئولیت های سدیمی دارای محدودیتهایی بودند. این زئولیت ها می توانستند فقط سدیم را جایگزین کلسیم و  منیزیم محلول در آب نمایند و آنیونها بدون تغییر باقی می ماندند. از این رو آب تصفیه شده با زئولیت های سدیمی به همان اندازه آب خام، قلیاییت، سولفات، کلراید و سیلیکاتت دارند.

واضح است که چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست. مثلاً بی کربنات سدیم محلول در آب می تواند مشکلاتی را در مراحل بعدی برای دیگ بخار بوجود آورد. زیرا در اثر حرارت به سود و گاز دی اکسید کربن تبدیل می شود. سود یکی از عوامل مهم در خوردگی موضعی در نیروگاههاست که بحث مفصل تر آن در مباحث آینده خواهد آمد. گاز دی اکسید کربن موجود در بخار آب در اثر میعان بخار به صورت اسید کرینیک در می اید که باعث خوردگی لوله های برگشتی می شود که بخار آب خروجی از توربین را به کندانسور (چگالنده) می برند.

مقاله آیین نوین مقاله مطالعه تجمع یونی با نگرش ترمودینامیکی (تجربی – نظری)

اختصاصی از فی لوو مقاله آیین نوین مقاله مطالعه تجمع یونی با نگرش ترمودینامیکی (تجربی – نظری) دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این محصول در قالب ورد و قابل ویرایش در 78 صفحه می باشد.

چکیده :

در این کار ، مطالعه تجمع یونی با نگرش ترمودینامیکی را در مورد محلول سیر شده سدیم فلوئورید پی گرفته ایم. در این راستا قابلیت حل شدن ترکیب یاد شده را در آب خالص در دمای  به دو روش تبخیر حلال و نشر اتمی شعله ای طی اندازه گیریهای مختلف تعیین نموده ایم  و مقدار  برای آن بدست آمد. از سوی دیگر قابلیت حل شدن ترمودینامیکی،  ، از رابطه

حساب شد که  انحلال از منابع معتبر کتابخانه ای محاسبه گردید. از مقایسه  با  غلظتی  ، ملاحظه شد که تفاوت آن دو بسیار قابل ملاحظه است. به دنبال آن  دبای – هوکل حساب شد:

که دیده شد این پاسخ نیز با پاسخ ترمودینامیکی بسیار متفاوت است. سرانجام با دخالت دادن تجمع یونی
( زوج شدن یونها) به این نتیجه رسیدیم که … % یونهای مثبت و منفی بصورت زوج یون هستند. علاوه بر آن در این کار تاثیر قدرت یونی و ثابت دی الکتریک بر قابلیت حل شدن ، مورد مطالعه تجربی و تحلیلی قرار گرفت.

مقدمه

بسیاری از پدیده های زیستی ، طبیعی و نیز فرآیندهای شیمیایی در محلولهای آبی صورت
می گیرند. بنابراین مطالعه محلولهای آبی از جهات مختلف ضروری به نظر می رسد تا با توجه به آن، این فرآیندهای زیستی، طبیعی، شیمیایی و .. را بتوان بهتر مورد بررسی قرار داد]4[.

    بحث اصلی ما مربوط به محلولهای الکترولیت و نیز چگونگی رفتار محلولهای الکترولیت از لحاظ ایده آل و غیر ایده آل بودن می باشد ]2[.

    پیشنهاد فرضیه تفکیک یونی در سال 1884 توسط آرنیوس[1] زمینه بسیار مساعدی را برای مطالعه محلولهای الکترولیت فراهم ساخت. نظریه تفکیک یونی آرنیوس در زمان خود توانست برخی از رفتار محلولهای الکترولیت را توضیح دهد ولی با وجود این بسیاری از خواص محلولهای الکترولیت را بر پایه نظریه آرنیوس نمی توان توضیح داد. در نظریه آرنیوس توزیع یونها در محلول کاملاً اتفاقی فرض می شود و علاوه بر آن از نیروهای حاصل از بر هم کنش یونها نیز صرفنظر می گردد. در این شرایط می بایستی ضریب فعالیت یونها در محلول همواره برابر با یک شود. این نتیجه گیری با تجربه و واقعیت سازگار نمی باشد و لذا این مدل برای بیان رفتار محلولهای الکترولیت مناسب نیست.

    مدل نسبتاً واقعی که توسط قش[2] دانشمند هندی برای توزیع یونها در محلول پیشنهاد شد ، بدین ترتیب است که نظم یونها در محلول تا حدودی شبیه نظم آنها در شبکه جامد بلوری است. اما فاصله بین آنها در محلول از فاصله آنها در جامد یونی بیشتر است. در این مدل نیروهای بین یونی که جنبه الکترواستاتیکی دارند به علت دخالت ثابت دی الکتریک حلال و زیادتر بودن فاصله بین یونها کاهش می یابد. برپایه مدل قش ممکن است بتوان برخی از رفتار الکترولیت ها در محلول را به طور کیفی تجزیه و تحلیل نمود. با وجود این ، این مدل هم در موارد بسیاری از عهده توجیه نتایج مربوط به الکترولیت ها برنمی آید.

    امروزه از راه مطالعات با پرتو x آشکار گردیده است که آرایش یونها در محلول الکترولیت ها شبیه آرایش یونها در جامد یونی نیست، بلکه در محلول به دلیل جنبش های گرمایی و برخی عوامل دیگر، آرایش یونها نسبت به حالت جامد در هم ریخته تر می باشد ]1و40[.

    نظریه جدید الکترولیت ها به کار دبای[3] و هوکل[4] در سال 1923 بر می گردد. دبای و هوکل در مدل خودشان فرض کردند که یک الکترولیت قوی به طور کامل به یونهای مثبت و منفی تفکیک
می شوند. برهم کنش بین یونها به کمک قانون کولنی با فرض اینکه محیط از حلال خالص باشد محاسبه می‌شود. با تقریب های ریاضی مناسب، این نظریه منجر به معادله ای برای محاسبه میانگین ضریب فعالیت یک الکترولیت قوی در محلول رقیق می‌گردد]11[.

    مطابق این مدل ، هریون تحت تاثیر دائمی اتمسفر یونی [5] اطراف خود قرار دارد و نسبت به آن بر هم کنش نشان می دهد. این برهم کنش باعث می شود که محلول دارای رفتار غیر ایده آل باشد]1[.

             در نظریه دبای – هوکل انحراف از حالت ایده آل به نیروهای فیزیکی دوربرد[6] (مانند نیروهای کولنی ) نسبت داده می شود ، ولی بین یونهای داخل محلول علاوه بر برقرار بودن نیروهای جاذبه الکترواستاتیک کولنی ، نیروهای دیگری مانند نیروهای کوتاه برد[7] و .. نیز وجود دارد. وجود نیروهای کوتاه برد سبب تشکیل زوج یون می گردد. این امر اولین بار توسط بجروم[8] پیشنهاد شد]4[.

    بجروم با استفاده از مدلی مشابه مدل دبای و هوکل برای محلولهای رقیق، احتمال یافتن یونهای با بار مخالف را در فاصله ای معین از یون مرکزی ترسیم کرد. منحنی تغییر این احتمال برحسب فاصله، یک مقدار مینیموم را در فاصله‌ای که کار جدا نمودن دو یون با بار مخالف چهار برابر میانگین انرژی جنبشی گرمایی به ازای  هر درجه آزادی است را نشان می دهد.

برای یونهای بزرگ که خیلی زیاد نمی توانند به هم نزدیک شوند ، فرض می شود که معادله حدی دبای – هوکل برای آنها رضایت بخش می باشد. اما یونهای کوچک قادرند خیلی به یکدیگر نزدیک شده و تشکیل زوج یون دهند.

زوج یون تجمع یافته از کاتیونها و آنیونهای هم ظرفیت به عنوان مولکول خنثی با ضریب فعالیت واحد ، در تعادل با یونهای آزاد شرکت می کند ]11[.

    برطبق آنچه تا به حال گفته شد از دیدگاه الکترواستاتیکی ، رفتار غیر ایده آل محلولهای الکترولیت ممکن است قسمتی بر اثر عوامل فیزیکی و قسمتی بر اثر عوامل شیمیایی باشد . در نظریه دبای – هوکل که تفکیک یونی الکترولیت ها را در محلول کامل می انگارد ، انحراف از حالت ایده آل را به نیروهای فیزیکی دوربرد نسبت می دهد که برحسب ضریب فعالیت مورد ارزیابی قرار می گیرد و زوج شدن یونها یا تجمع یونی در محلول بر طبق نظریه بجروم، ناشی از عوامل شیمیایی می باشد] 34[.

تحقیق ترکیبهای یونی

اختصاصی از فی لوو تحقیق ترکیبهای یونی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)


تعداد صفحه:15

فهرست:

ترکیبهای یونی

  یونهای تک اتمی

در بخش قبل ملاحظه کردید که اتمهای گازهای نجیب دارای آرایش پایدار هستند زیرا تمام اوربیتالهای لایه ظرفیت آنها پرشده است ( ns2  -  np6) اتمهای دیگر هم تمایل دارند که خود را به آرایش الکترونی گاز نجیب قبل یا بعد از خودشان برسانند. وقتی اتمی به آرایش هشتایی پایدار می رسد، از واکنش پذیری آن کاسته می شود و دیگر تمایلی به تشکیل پیوندهای دیگر از خود نشان نمی دهد.

 مشاهده ها نشان می دهد که فلزها با از دست دادن الکترونهای ظرفیت خود به آرامش هشتایی می رسند و تبدیل به کاتیون (یون مثبت) می شوند. در حالی که نافلزها  با گرفتن  الکترون به این آرایش پایدار می رسند و تبدیل به آنیون (یون منفی) می شوند.

به هر یونی که از یک اتم آن هم بر اثر گرفتن یا از دست دادن یک یا چند الکترون تشکیل می شود یون تک اتمی می گویند.