Zawartość
Kiedy metale i niemetale tworzą związki, atomy metali przekazują elektrony do atomów niemetalicznych. Atomy metali stają się jonami dodatnimi z powodu utraty ujemnie naładowanych elektronów, a atomy niemetaliczne stają się jonami ujemnymi. Jony wykazują siły przyciągające dla jonów o przeciwnych ładunkach - stąd powiedzenie, że „przeciwieństwa się przyciągają”. Siła przyciągania między przeciwnie naładowanymi jonami jest zgodna z prawem Coulomba: F = k * q1 * q2 / d2, gdzie F oznacza siłę przyciągania w Newtonach, q1 i q2 oznacza ładunki dwóch jonów w kulombach, d oznacza odległość między jądrami jonów w metrach, a k jest stałą proporcjonalności 8,99 x 109 Newton metrów kwadratowych na kwadratową kulombę.
Zapoznaj się z tabelą jonów, aby znaleźć ładunki jonów dodatnich i ujemnych w związku. Wzory chemiczne, zgodnie z konwencją, wymieniają najpierw jon dodatni. W związku bromek wapnia lub CaBr2, na przykład wapń reprezentuje jon dodatni i wykazuje ładunek +2. Brom reprezentuje jon ujemny i wykazuje ładunek -1. Dlatego q1 = 2 i q2 = 1 w równaniu prawa kulombowskiego.
Przekształć ładunki jonów w kulomb, mnożąc każdy ładunek przez 1,9 x 10-19. Jon wapnia +2 wykazuje zatem ładunek 2 * 1,9 x 10-19 = 3,8 x 10-19 kulomb i brom wykazują ładunek 1,9 x 10-19 kulony.
Określ odległość między jonami, odnosząc się do tabeli promieni jonowych. Kiedy tworzą ciała stałe, jony zwykle znajdują się jak najbliżej siebie. Odległość między nimi określa się, sumując promienie jonów dodatnich i ujemnych. W przykładzie bromek wapnia, Ca2+ jony wykazują promień około 1,00 angstremów, a jony Br mają promień około 1,96 angstremów. Odległość między ich jądrami wynosi zatem 1,00 + 1,96 = 3,96 angstremów.
Przelicz odległość między jądrami jonów na jednostki metrów, mnożąc wartość w angstremach przez 1 x 10-10. Kontynuując poprzedni przykład, odległość 3,96 angstremów przekształca się w 3,96 x 10-10 metrów.
Obliczyć siłę przyciągania według F = k * q1 * q2 / d2.
Wykorzystując wcześniej uzyskane wartości dla bromku wapnia i stosując 8,99 x 109 ponieważ wartość k daje F = (8,99 x 109) * (3,8 x 10-19) * (1,9 x 10-19) / (3,96 x 10-10)2. Zgodnie z naukowym porządkiem operacji najpierw należy wykonać kwadrat odległości, co daje F = (8,99 x 109) * (3,8 x 10-19) * (1,9 x 10-19) / (1,57 x 10-19). Wykonanie mnożenia i dzielenia daje F = 4,1 x 10-9 Newtony. Ta wartość reprezentuje siłę przyciągania między jonami.