Články

4.7: Ióny: Strata a získanie elektrónov - matematika


Učebné ciele

  • Definujte dva typy iónov.

Väčšina atómov nemá vo svojom valenčnom elektrónovom obale osem elektrónov. Niektoré atómy majú vo svojom vonkajšom obale iba niekoľko elektrónov, zatiaľ čo niektorým atómom chýba iba jeden alebo dva elektróny, aby mali oktet. V prípadoch, keď má atóm tri alebo menej valenčných elektrónov, môže atóm tieto valenčné elektróny celkom ľahko stratiť, kým nezostane nižšia schránka obsahujúca oktet. Atómy, ktoré strácajú elektróny, získavajú vďaka tomu pozitívny náboj, pretože im zostáva menej negatívne nabitých elektrónov na vyváženie pozitívnych nábojov protónov v jadre. Kladne nabité ióny sa nazývajú katióny. Väčšina kovov sa stane katiónmi, keď tvoria iónové zlúčeniny.

Katióny

Neutrálny atóm sodíka pravdepodobne dosiahne oktet vo svojom najvzdialenejšom obale stratou svojho jednomocného elektrónu.

[ ce {Na rightarrow Na ^ {+} + e ^ {-}} ]

Takto vyrobený katión Na+, sa nazýva sodíkový ión, aby sa odlíšil od živlu. Vonkajší obal sodíkového iónu je druhý elektrónový obal, ktorý má v sebe osem elektrónov. Pravidlo oktetu bolo splnené. Obrázok ( PageIndex {1} ) je grafické znázornenie tohto procesu.

Obrázok ( PageIndex {1} ): Tvorba sodíkových iónov. Vľavo má atóm sodíka 11 elektrónov. Vpravo má sodíkový ión iba 10 elektrónov a náboj 1+.

Anióny

Niektoré atómy majú vo svojej valenčnej škrupine takmer osem elektrónov a môžu získať ďalšie valenčné elektróny, kým nebudú mať oktet. Keď tieto atómy získavajú elektróny, získavajú negatívny náboj, pretože teraz majú viac elektrónov ako protónov. Negatívne nabité ióny sa nazývajú anióny. Väčšina nekovov sa stáva aniónmi, keď vytvárajú iónové zlúčeniny.

Neutrálny atóm chlóru má vo svojom vonkajšom obale sedem elektrónov. Na dosiahnutie oktetu vo valenčnom obale chlóru je potrebný iba jeden ďalší elektrón. (V kuchynskej soli tento elektrón pochádza z atómu sodíka.)

[ ce {e ^ {-} + Cl -> Cl ^ {-}} ]

V tomto prípade má ión rovnakú najvzdialenejšiu obálku ako pôvodný atóm, ale teraz má táto obal osem elektrónov. Pravidlo oktetu bolo opäť splnené. Výsledný anión, Cl, sa nazýva chloridový ión; všimnite si malú zmenu v prípone (-ide namiesto -ine) na vytvorenie názvu tohto aniónu. Obrázok ( PageIndex {2} ) je grafické znázornenie tohto procesu.

Obrázok ( PageIndex {2} ): Tvorba iónu chlóru. Vľavo má atóm chlóru 17 elektrónov. Vpravo má chloridový ión 18 elektrónov a má 1 náboj.

Názvy pozitívnych a negatívnych iónov sa vyslovujú ako CAT-eye-ons, respektíve ANN-eye-ons.

V mnohých prípadoch prvky, ktoré patria do rovnakej skupiny (vertikálny stĺpec) na periodickej tabuľke, tvoria ióny s rovnakým nábojom, pretože majú rovnaký počet valenčných elektrónov. Periodická tabuľka sa tak stáva nástrojom na zapamätanie si nábojov mnohých iónov. Napríklad všetky ióny vyrobené z alkalických kovov, prvý stĺpec periodickej tabuľky, majú náboj 1+. Ióny vyrobené z kovov alkalických zemín, druhej skupiny v periodickej tabuľke, majú náboj 2+. Na druhej strane periodickej tabuľky tvoria predposledný stĺpec, halogény, ióny s 1 nábojom. Obrázok ( PageIndex {3} ) ukazuje, ako možno predpovedať náboj mnohých iónov podľa umiestnenia prvku v periodickej tabuľke. Všimnite si konvenciu prvého zápisu čísla a potom znamienka na ióne s viacerými nábojmi. Katión bária je napísaný Ba2+, nie Ba+2.

Obrázok ( PageIndex {3} ): Predpovedanie iónových nábojov. Náboj, ktorý atóm získa, keď sa stane iónom, súvisí so štruktúrou periodickej tabuľky. V skupine (skupine) prvkov tvoria atómy ióny určitého náboja.

Príspevky a uvedenie príspevku


Otázka # aec3a

Nie práve. Atómy prvkov môžu získať alebo stratiť elektróny a stať sa z nich ióny. Ióny sú nabité častice, ktoré získali alebo stratili elektróny. Atómy prvkov môžu získavať alebo strácať elektróny za vzniku monatomických iónov (tvorených z jedného atómu prvku).

Atómy prvkov, ktoré získavajú elektróny, vyvíjajú negatívny náboj, napríklad sulfidový ión, # „S“ ^ (2 -) #, ktorý vzniká, keď atóm síry získa dva elektróny alebo chloridový ión, # „Cl“ ^ - #, ktorý vzniká, keď atóm chlóru získa jeden elektrón.

Atómy prvkov, ktoré strácajú elektróny, vyvíjajú pozitívny náboj, ako je napríklad ión hliníka, „Al“ ^ (3 +) #, ktorý vedie k tomu, že atóm hliníka stratí tri elektróny alebo horčíkový ión, „Mg“ ^ (2 +) #, ktorá vzniká, keď atóm horčíka stratí dva elektróny.

Existujú aj polyatomické ióny, z ktorých takmer všetky sú nabité záporne. Vznikajú, keď sa dva alebo viac atómov rôznych prvkov kovalentne viažu, ale nakoniec majú jeden alebo viac elektrónov navyše. Jedným príkladom je síranový ión, „SO“ _4 „^ (2 -) #, ktorý sa skladá z centrálneho atómu síry kovalentne naviazaného na štyri atómy kyslíka a vytvára záporný dva náboje.

Za určitých okolností je možné, že prvky obsahujú ióny.

Pri kovovej väzbe predpokladáme, že vonkajšie elektróny nie sú lokalizované na konkrétnom atóme, ale môžu sa voľne pohybovať v celom kryštáli

Takže máme kovové ióny obklopené „morom“ negatívnych elektrónov.

Tento model predstavuje niektoré z fyzikálnych vlastností kovov. Sú tvárne, tvárne a sú dobrými vodičmi elektrickej energie.

Elektróny sa však nestratia ako pri iónovej väzbe, takže nemôžeme napísať symbol, napríklad #Na ^ + #.

Pri vysokom napätí je možné ionizovať plyny. Vysokoenergetický elektrón môže „zraziť“ elektrón z neutrálnej molekuly:

To sa deje pri elektrických výbojoch.

Plazma pri veľmi vysokej teplote obsahuje plynné ióny v rovnováhe s elektrónmi. Toto sa niekedy označuje ako „štvrtý stav hmoty“.


Koľko elektrónov je získavaných / stratených horčíkom a aká je výška poplatku za ión?

Horčík je kov skupiny 2. Kovy sú tie prvky, ktoré strácajú elektróny. Kedykoľvek prvok stratí elektrón, získa kladný náboj. Je to tak preto, lebo kladný náboj protónov a záporný náboj elektrónov sú v atóme rovnaké (pretože počet protónov a neutrónov je rovnaký). Preto je čistý náboj na atóme nulový. Teraz, keď je z atómu odstránený ľubovoľný počet elektrónov, nastáva nerovnováha náboja a dominuje kladný náboj. Preto sa čistý náboj na ióne stáva kladným. Pozitívne ióny sú známe ako katióny.

Horčík, ktorý je v skupine II, stráca 2 elektróny, aby vytvoril pozitívny ión.
Vzorec pre ión horčíka je:
Mg 2+
(Strata dvoch elektrónov, preto je náboj dvojnásobne kladný)

Dúfam, že som dal odpoveď, ktorú ste hľadali. Prajem vám krásny deň!

Tiež sa vám môže páčiť.

Môžeme odvodiť, že prvkom je hliník, pretože má atómové číslo 13. Symbol hliníka.

19 protónov a 18 elektrónov.

Aká je reakcia medzi chlórnanom sodným a dusičnanom draselným.

12 elektrónov, 12 protónov a 12 neutrónov.

Mg = 2+ Cl = 1- Chemický vzorec pre chlorid horečnatý sa musí rovnať nulovému čistému náboju.

Atómové č. Z Fe = 26 Ión Fe3 + stratil 3 svoje elektróny, aby dosiahol tento stav. Preto železo (Fe).

Má 38 protónov, 36 elektrónov a 47 neutrónov.

2 Mg + O2 -> 2 MgO 0,432 g je príliš veľa Mg na to, aby sa spálilo 0,130 g O2, takže použite množstvo O2.

Koľko trojuholníkov vzniká nakreslením uhlopriečok z jedného vrcholu v päťuholníku? Aký je súčet.


CH104: Chemistry and the Environment

Tento text je publikovaný pod licenciou Creative Commons, pre odkazovanie a prispôsobenie kliknite prosím tu.

3.1 Úvod do pravidla oktetu

3.2 Ióny a periodická tabuľka

Bežné katióny

Bežné anióny

Ióny prechodných kovov

3.3 Iónové viazanie

3.4 Precvičovanie písania správnych iónových vzorcov

3.5 Pomenovanie iónov a iónových zlúčenín

3.6 Polyatómové ióny

3.7 Pomenovanie polyatómových iónov

3.8 Vlastnosti a typy iónových zlúčenín

3.9 Kyseliny a zásady Arrhenius

3.10 Zameranie na životné prostredie a kyslé dažde # 8211

3.11 Zhrnutie kapitoly

3.12 Odkazy

3.1 Úvod do pravidla oktetu

Doteraz sme diskutovali iba o elementárnych formách atómov, ktoré sú neutrálne nabité. Je to tak preto, lebo počet elektrónov (záporný náboj) sa rovná počtu protónov (kladný náboj). Celkový náboj na atóme je nula, pretože veľkosť záporného náboja je rovnaká ako veľkosť kladného náboja. Tento pomer poplatkov 1: 1 však nie je najbežnejším stavom pre mnoho prvkov. Odchýlky od tohto pomeru majú za následok tzv ióny.

V celej prírode majú veci s vysokým obsahom energie tendenciu smerovať k nízkoenergetickým stavom. Konfigurácie s nižšou energiou sú stabilnejšie, takže veci sa k nim prirodzene priťahujú. Pre atómy sú tieto stavy s nízkou energiou reprezentované prvkami vzácneho plynu. Tieto prvky majú elektrónovú konfiguráciu charakterizovanú plným s a p podškrupiny. Vďaka tomu sú stabilné a nereaktívne. Sú už v nízkoenergetickom stave, takže majú tendenciu zostať také, aké sú.

Prvky v ostatných skupinách majú čiastočné škrupiny, ktoré nie sú plné, takže sú nestabilné v porovnaní s vzácnymi plynmi. Táto nestabilita ich ženie smerom k nižším energetickým stavom predstavovaným vzácnymi plynmi, ktoré sú v periodickej tabuľke nablízku. V týchto nízkoenergetických stavoch má najodľahlejšia energetická úroveň osem elektrónov („oktet“). Tendencia atómu ku konfigurácii, v ktorej vlastní osem valenčných elektrónov, sa označuje ako „Oktetové pravidlo.

Existujú dva spôsoby, ako môže atóm, ktorý nemá oktet valenčných elektrónov, získať oktet vo svojom vonkajšom obale. Jedným zo spôsobov je prenos elektrónov medzi dvoma atómami, kým oba atómy nemajú oktety. Pretože niektoré atómy stratia elektróny a niektoré atómy získajú elektróny, nedochádza k celkovej zmene počtu elektrónov, ale prenosom elektrónov jednotlivé atómy získavajú nenulový elektrický náboj. Tí, ktorí stratia elektróny, sa stanú kladne nabitými a tí, ktorí elektróny získajú, sa stanú záporne nabitými. Pripomeňme si, že atómy nesúce kladné alebo záporné náboje sa nazývajú ióny. Ak atóm získal jeden alebo viac elektrónov, je negatívne nabitý a nazýva sa anión. Ak atóm stratil jeden alebo viac elektrónov, je kladne nabitý a nazýva sa a katión. Pretože opačné náboje priťahujú (zatiaľ čo podobné náboje odpudzujú), tieto opačne nabité ióny sa navzájom priťahujú a vytvárajú sa iónové väzby. Výsledné zlúčeniny sa nazývajú iónové zlúčeniny.

Druhým spôsobom, ako môže atóm získať oktet elektrónov, je zdieľanie elektrónov s iným atómom. Tieto zdieľané elektróny súčasne obsadzujú najvzdialenejší obal oboch atómov. Väzba vytvorená zdieľaním elektrónov sa nazýva a kovalentná väzba. Kovalentné väzby a kovalentné zlúčeniny budú diskutované v kapitole 4 & # 8220 Kovalentné väzby a jednoduché molekulárne zlúčeniny.

Na konci kapitoly 2 sme sa naučili, ako nakresliť symboly elektrónových bodov tak, aby predstavovali valenčné elektróny pre každú z elementárnych skupín. Táto zručnosť bude nápomocná pri učení sa o iónoch a iónovej väzbe. Pri pohľade na obrázok 3.1 sledujte skupinu prvkov Noble Gas. Symbol elektrónového bodu pre rodinu Nobelových plynov jasne naznačuje, že valenčný elektrónový obal je úplne plný oktetom elektrónov. Ak sa pozriete na ďalšie rodiny, môžete vidieť, koľko elektrónov budú musieť získať alebo stratiť, aby dosiahli stav oktetu. Vyššie sme si všimli, že prvky sú najstabilnejšie, keď môžu dosiahnuť oktetový stav. Je však tiež potrebné poznamenať, že nadmerne vysoký záporný alebo kladný náboj je nepriaznivý. Prvky teda dosiahnu stav oktetu a tiež udržia čo najnižší náboj. Všimnite si, že pre skupiny IA, IIA, IIIA a skupiny prechodných kovov je ekonomickejšie stratiť elektróny (1-3 elektróny) z ich valenčných škrupín, aby dosiahli oktetový stav, ako získať 5-7 elektrónov. Podobne stĺpce VA, VIA a VIIA hlavnej skupiny majú tendenciu získavať elektróny (1–3) na doplnenie oktetu, skôr ako stratiť 5–7 elektrónov. Niektoré atómy, ako napríklad uhlík, sú priamo v strede. Tieto atómy neradi získavajú alebo strácajú elektróny, ale majú sklon uprednostňovať model zdieľania chemických väzieb. Zvyšné časti tejto kapitoly sa zameriavajú na tvorbu iónov a výsledných iónových zlúčenín.

Obrázok 3.1 Periodická tabuľka so symbolmi elektrónových bodov.

Obrázok 3.2 Ionizácia v rámci a elektrického poľa. (A) Vyobrazenie St. Elmo & # 8217s Oheň na špičkách stožiarov lode & # 8217s. (B) V mnohých aplikáciách vysokého napätia je plazmová ionizácia nežiaducim vedľajším účinkom. Je zobrazená fotografia dlhej expozície korónového výboja na izolačnom reťazci nadzemného elektrického vedenia 500 kV. Tento typ plazmového výboja predstavuje významnú stratu energie pre elektrické spoločnosti.

Fotografiu zobrazil (A): neznámy autor

Fotografiu zobrazil (B): Nitrometán

3.2 Ióny a periodická tabuľka

Prvky na pravej strane periodickej tabuľky, nekovy, získavajú elektróny potrebné na dosiahnutie stabilnej elektrónovej konfigurácie najbližšieho vzácneho plynu. Prvky na ľavej strane periodickej tabuľky, kovy, strácajú elektróny potrebné na dosiahnutie elektrónovej konfigurácie najbližšieho vzácneho plynu. Prechodné prvky sa môžu líšiť v tom, ako postupujú k konfiguráciám s nízkou energiou.

Bežné katióny

Prvky skupiny IA tvoria ióny s nábojom +1. Po ionizácii stratia jeden elektrón a presunú sa do elektrónovej konfigurácie predchádzajúceho vzácneho plynu. Napríklad ako je znázornené na obrázku 3.3, keď je atóm sodíka (Na) ionizovaný, stratí jeden zo svojich 11 elektrónov a stane sa sodíkovým iónom (Na +) s elektrónovou konfiguráciou, ktorá vyzerá ako predchádzajúci vzácny plyn, neón. Sodný ión má o jeden elektrón menej ako protóny, má teda jediný kladný náboj a nazýva sa katión.

Obrázok 3.3 Tvorba iónu sodíka. Sodík má tendenciu strácať svoj valenčný elektrón v treťom obale počas tvorby iónovej väzby. V druhej časti ostáva plný oktet a má elektrónovú konfiguráciu neónu. Všimnite si, že stále má rovnaký počet protónov (11) ako pôvodný atóm sodíka a zachováva si identitu sodíka. V súčasnosti je však v elektrónovom mraku iba 10 elektrónov, čo vedie k čistému kladnému náboju (+1).

Po strate tohto elektrónu má sodíkový ión oktet elektrónov z druhej hlavnej energetickej úrovne. Tento proces ilustruje nižšie uvedená rovnica.

Na → Na + + e -

1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 1 1 s 2 2 s 2 2 p 6 (oktet)

Elektrónová konfigurácia sodíkového iónu je teraz rovnaká ako konfigurácia neónu vzácneho plynu. Termín izoelektronický Výraz „atóm“ označuje atóm a ión iného atómu (alebo dvoch rôznych iónov), ktoré majú rovnakú elektrónovú konfiguráciu. Sodný ión je izoelektronický s atómom neónu. Zvážte podobný proces s horčíkom a s hliníkom:

Mg → Mg 2 + + 2 e -

1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 1 s 2 2 s 2 2 p 6 (oktet)

Al → Al 3 + + 3 e -

1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 1 1 s 2 2 s 2 2 p 6 (oktet)

V tomto prípade atóm horčíka stráca svoje dva valenčné elektróny, aby dosiahol rovnakú konfiguráciu vzácneho plynu. Atóm hliníka stráca svoje tri valenčné elektróny. Ión Mg2 +, ión Al3 +, ión Na + a elementárny atóm dusíka sú všetky izoelektronické. Pre väčšinu prvkov za typických podmienok je maximálny počet, ktorý sa stratí alebo získa, tri elektróny. Iba väčšie atómy, ako je olovo a urán, môžu obvykle niesť väčšie stavy náboja.

Celkovo prvky skupiny IIA strácajú dva valenčné elektróny, aby dosiahli elektrónovú konfiguráciu vzácneho plynu, ktorý im predchádza v periodickej tabuľke, a prvky skupiny IIIA strácajú tri elektróny, aby vytvorili ióny s nábojom +3. To im dáva elektrónovú konfiguráciu vzácneho plynu, ktorý sa pred nimi nachádza v periodickej tabuľke.

Aj keď je vodík v prvom stĺpci, nepovažuje sa za alkalický kov, a preto nespadá pod rovnakú klasifikáciu ako prvky pod ním v periodickej tabuľke. Je to tak preto, lebo vodík má iba s-subshell a môže obsahovať iba 2 elektróny, aby sa naplnili a dosiahli elektrónovú konfiguráciu hélia. Namiesto dodržiavania pravidla oktetu teda dosahuje väčšiu stabilitu získaním „duetu“ elektrónov väzbou s inými atómami. Vodík teda môže vytvárať kovalentné aj iónové väzby v závislosti od prvku, s ktorým interaguje. Keď sa podieľa na iónových väzbách, najčastejšie stratí svoj elektrón a vytvorí katión +1. Upozorňujeme, že vodík má na začiatok iba jeden elektrón, takže keď stratí elektrón v ionizovanom stave, v jadre atómu zostane iba jeden protón. Keď sa teda vodík ionizuje na H +, často sa to označuje ako a protón. Môže byť tiež ionizovaný za vzniku -1 aniónu. V tomto prípade je anión H & # 8211 pomenovaný pomocou štandardnej konvencie tvoriacej hydridový ión. Počas ionizácie vodíka je stav H + bežnejší ako stav H & # 8211. Ión H + je navyše veľmi dôležitý v chémii kyselín. Kyseliny sú definované ako zlúčeniny, ktoré darujú ióny H + vo vodných roztokoch, a bude sa im podrobnejšie venovať v kapitole 9.

Bežné anióny

Prvky na druhej strane periodickej tabuľky, nekovy, majú tendenciu získavať elektróny, aby dosiahli stabilnú elektrónovú konfiguráciu vzácnych plynov, ktoré za nimi nasledujú v periodickej tabuľke.

Prvky skupiny VIIA získavajú po ionizácii jeden elektrón a získavajú náboj -1. Napríklad ako je znázornené na obrázku 3.4, chlór (Cl), keď je ionizovaný, získava elektrón, aby dosiahol elektrónovú konfiguráciu vzácneho plynu, ktorý ho sleduje v periodickej tabuľke argón. To mu dáva jediný záporný náboj a teraz je to chloridový ión (Cl & # 8211). Všimnite si miernu zmenu v prípone (-ide namiesto -ine) na vytvorenie názvu tohto aniónu.

Obr. 3.4 Tvorba chloridového iónu. Vľavo má atóm chlóru 17 elektrónov. Vpravo získal chloridový ión ďalší elektrón pre celkom 18 elektrónov a 1 náboj. Všimnite si, že chloridový ión teraz naplnil svoj vonkajší obal a obsahuje osem elektrónov, čo vyhovuje oktetovému pravidlu.

Prvky skupiny VIA získavajú po ionizácii dva elektróny, získavajú -2 náboje a dosahujú elektrónové konfigurácie vzácnych plynov, ktoré za nimi nasledujú v periodickej tabuľke.Zatiaľ čo prvky skupiny VA získavajú tri elektróny, získavajú -3 náboje a tiež dosahujú elektrónové konfigurácie vzácnych plynov, ktoré nasledujú v periodickej tabuľke.

Keď nekovové atómy získavajú elektróny, často to robia, kým ich najodľahlejšia základná energetická úroveň nedosiahne oktet. Tento proces je ilustrovaný nižšie pre prvky fluór, kyslík a dusík.

F + e - → F -

1 s 2 2 s 2 2 p 5 1 s 2 2 s 2 2 p 6 (oktet)

O + 2 e - → O 2 -

1 s 2 2 s 2 2 p 4 1 s 2 2 s 2 2 p 6 (oktet)

N + 3 e - → N 3 -

1 s 2 2 s 2 2 p 3 1 s 2 2 s 2 2 p 6 (oktet)

Všetky tieto anióny sú navzájom izolované a neónové. Sú tiež izoelektronické s tromi katiónmi z predchádzajúcej časti. Za typických podmienok sú tri elektróny maximum, ktoré sa získa pri tvorbe aniónov.

Je dôležité, aby ste si nesprávne nevyložili pojem izoelektroniky. Sodný ión sa veľmi líši od atómu neónu, pretože jadrá týchto dvoch jadier obsahujú rozdielny počet protónov. Jedným z nich je esenciálny ión, ktorý je súčasťou kuchynskej soli, zatiaľ čo druhým je nereaktívny plyn, ktorý je veľmi malou časťou atmosféry. Rovnako sú sodíkové ióny veľmi odlišné od iónov horčíka, fluoridových iónov a všetkých ostatných členov tejto izoelektronickej série (N3-, O2-, F-, Ne, Na +, Mg2 +, Al3 +)

Obrázok 3.5: Neónový plyn (A) a kryštály chloridu sodného (B). Neónové atómy a sodné ióny sú izoelektronické. Neón je bezfarebný a nereaktívny plyn, ktorý v trubici na výboj plynu žiari výraznou červeno-oranžovou farbou. Sodné ióny sa najčastejšie vyskytujú v kryštáloch chloridu sodného, ​​obyčajnej kuchynskej soli.

Ióny prechodných kovov

Prechodné kovy sú zaujímavou a náročnou skupinou prvkov. Majú zmätené vzorce distribúcie elektrónov, ktoré nie vždy zodpovedajú pravidlám plnenia elektrónov. Predvídať, ako budú vytvárať ióny, tiež nie je vždy zrejmé.

Prechodné kovy patrí do d- blok, čo znamená, že d- subshell of elektróny je v procese plnenia až desiatimi elektrónmi. Mnoho prechodných kovov nemôže stratiť dostatok elektrónov na dosiahnutie konfigurácie elektrónov vzácnym plynom. Väčšina prechodných kovov je navyše schopná prijímať ióny s rôznymi nábojmi. Železo, ktoré tvorí buď ióny Fe 2+ alebo Fe 3 +, stráca elektróny, ako je uvedené nižšie.

Fe → Fe 2 + + 2 e -

[Ar] 3 d 6 4 s 2 [Ar] 3 d 6

Fe → Fe 3 + + 3 e -

[Ar] 3 d 6 4 s 2 [Ar] 3 d 5

Podľa Aufbauovho procesu elektróny plnia 4 s pred začatím plnenia úrovne 3 d podúrovňa. Avšak najvzdialenejší s elektróny sú vždy prvé, ktoré sa odstránia v procese tvorby katiónov prechodných kovov. Pretože prechodné kovy majú dva valenčné elektróny, náboj 2 + je pre ich ióny veľmi častý. To je prípad vyššie uvedeného železa. Okrem stavu 2+ môže železo vytvárať aj katión 3+. Je to preto, že je do polovice naplnené d škrupina ( d 5) je obzvlášť stabilný, čo je výsledkom straty atómu železa o tretí elektrón.

Obrázok 3.6 (A). Hrdza je komplexná kombinácia oxidov železa, medzi nimi oxid železitý, Fe 2 O 3. (B) Síran železnatý, FeSO 4 je príkladom zlúčeniny, ktorá obsahuje železo v katiónovom stave 2+. Od staroveku je známy ako zelený vitriol a po stáročia sa používal pri výrobe atramentov.

Niektoré prechodné kovy, ktoré ich majú relatívne málo d elektróny môžu dosiahnuť konfiguráciu elektrónov vzácneho plynu. Príkladom je Scandium.

Iné môžu dosiahnuť stabilné konfigurácie pomocou úplného d-škrupiny, napríklad zinku a medi.

Výsledná konfigurácia uvedená vyššie s 18 elektrónmi v najvzdialenejšej hlavnej energetickej úrovni sa označuje ako a konfigurácia elektrónov pseudo vzácneho plynu. Poskytuje osobitnú stabilitu iónom Zn2 + a Cu +.

Obrázok 3.7 zobrazuje najbežnejšie iónové stavy prvkov a ukazuje dva najbežnejšie iónové stavy prvkov, ktoré môžu vytvárať viac ako jeden ión.

Obrázok 3.7 Bežné iónové stavy prvkov. Pre prvky, ktoré majú viac ako jeden bežný iónový stav, sú uvedené obidva stavy. Všimnite si, že keď ortuť nesie náboj +1, vytvára neobvyklý polyatómový iónový stav, Hg2 2+, kde dva atómy Hg zdieľajú elektróny a potom každý z nich má tiež stav nabitia +1 (ďalšie informácie o polyatomických iónoch a Hg nájdete v časti XX.2 2+). Pre verziu tejto tabuľky vo formáte PDF na tlač (s bežnými polyatómovými iónmi) kliknite na odkaz nižšie:

3.3 Iónové viazanie

Väčšina hornín a minerálov, ktoré tvoria kôru Zeme, sú zložené z pozitívnych a negatívnych iónov držaných pohromade iónovou väzbou. Iónová zlúčenina je elektricky neutrálna zlúčenina pozostávajúca z pozitívnych a negatívnych iónov. Veľmi dobre poznáte niektoré iónové zlúčeniny, ako je chlorid sodný (NaCl). Kryštál chloridu sodného sa skladá z rovnakého počtu pozitívnych iónov sodíka (Na +) a negatívnych chloridových iónov (Cl -).

Anióny a katióny majú protichodné náboje. Z tohto dôvodu sú priťahovaní jeden k druhému. Keď sú anión a katión z dôvodu tejto elektrostatickej príťažlivosti spojené dohromady, môžu tvoriť iónová väzba. Tento druh väzby je výsledkom vzájomného priťahovania nábojov a líši sa od iných typov väzieb. Dva alebo viac iónov viazaných elektrostatickou príťažlivosťou tvoria iónová zlúčenina. Najjednoduchšie iónové zlúčeniny sú binárne iónové zlúčeniny alebo tie, ktoré obsahujú iba dva atómy, jeden pôsobiaci ako katión a druhý pôsobiaci ako anión. Najprv sa teda zameriame na tvorbu binárnych iónových zlúčenín.

Chlorid sodný alebo kuchynská soľ je iónová zlúčenina. Poďme sa pozrieť na to, ako sa formuje. Počas tvorby chloridu sodného je elektrón vydávaný sodíkom prijímaný chlórom a vytvára chloridový ión. Chloridový ión má jeden prebytočný elektrón, čo mu dáva -1 náboj. Výsledkom tohto prenosu elektrónov je, že katión sodný a chloridový anión sa viažu elektrostatickou príťažlivosťou a vytvárajú chlorid sodný, iónovú zlúčeninu. Upozorňujeme, že elektróny nemôžu byť jednoducho nikde konkrétne, vždy nakoniec prídu k inému atómu alebo molekule. Iónové reakcie môžu byť znázornené elektrónovými bodovými diagramami, ako je to znázornené pre chlorid sodný.

Iónová väzba je príťažlivým iónom Na + pre Cl - ión. Je bežné ukazovať katión bez bodiek okolo symbolu, aby sa zdôraznilo, že pôvodná energetická hladina, ktorá obsahovala valenčný elektrón, je teraz prázdna. Anión je teraz zobrazený s úplným oktetom elektrónov. Konečný vzorec pre chlorid sodný je NaCl. Všimnite si, že sú zastúpené oba ióny, ale ich náboje nie sú zobrazené. Je to tak preto, lebo v iónových zlúčeninách je celkový náboj v zlúčenine nulový, tj. Nábojové stavy katiónu (katiónov) a aniónu (ov) zapojených do väzby je potrebné spárovať takým spôsobom, aby sa počet pozitívnych nábojov rovnal počet negatívnych poplatkov. Pre chlorid sodný je to ľahká úloha, pretože jeden chloridový ión má náboj 1 a jeden ión sodíka kladný náboj +1, čím sa vzájomne rušia na nulu. Upozorňujeme tiež, že v chemických vzorcoch je katión vždy prvý a anión je vo vzorci vždy druhý.

Pre zlúčeninu, ako je chlorid horečnatý, to nie je také jednoduché. Pretože horčík má dva valenčné elektróny, musí na dosiahnutie konfigurácie vzácneho plynu stratiť oba. Preto budú potrebné dva atómy chlóru.

Konečný vzorec pre chlorid horečnatý je MgCl2. Všimnite si, že dolný index (2) vedľa chloridového iónu naznačuje, že s každým katiónom horčíka sú spojené dva chloridové ióny. Ak je vo vzorci prítomný iba jeden ión (v tomto prípade to je napríklad ión horčíka), je vo vzorci naznačený dolný index jedného. Rovnako ako v prípade NaCl nie sú v konečnom vzorci MgCl žiadne náboje2. Je to tak preto, lebo kladný náboj iónu horčíka (+2) je vyvážený záporným nábojom dvoch chloridových iónov [2 X (-1) = -2], čím sa získa celková molekula nulového čistého náboja.

3.4 Precvičovanie písania správnych iónových vzorcov

Kľúčovými základnými krokmi, ktoré sú potrebné na predpovedanie a napísanie správnych chemických vzorcov, sú (1) poznanie stavov náboja iónov a (2) použitie základnej matematiky, ktorá vám pomôže určiť, koľko katiónov a aniónov je potrebných na dosiahnutie nulového náboja stav, (3) napísanie chemických fór s katiónom, za ktorým nasleduje najskôr anión, a (4) napísanie vzorca s najnižším pomerom katiónov a aniónov, aby sa vytvorila čistá neutrálna zlúčenina.

Celkovo dochádza k iónovej väzbe medzi katiónom (donor elektrónov) a aniónom (akceptor elektrónov) za vzniku zlúčeniny, ktorá má celkovo neutrálny čistý náboj. Iónové väzby sa zvyčajne vyskytujú medzi kovom a nekovom. To vám pomôže ľahšie rozpoznať iónové zlúčeniny, keď sa dozvieme o kovalentnej väzbe (ktorá sa vyskytuje najčastejšie medzi dvoma nekovmi alebo medzi nekovom a polokovom (metaloid)).

Povedzme, že chceme napísať správny chemický vzorec pre molekulu, ktorá obsahuje Fe 3+ ako katión, a Cl & # 8211 ako anión. Aký je správny iónový vzorec?

Na začiatok tohto typu problému odporúčam nakresliť nábojovú skrinku alebo tabuľku nábojov, ktoré vám pomôžu sledovať počet použitých iónov, náboje týchto iónov a celkové kladné a záporné náboje v molekule. Užitočné môže byť aj nakreslenie symbolov elektrónových bodov. Tu je príklad generickej nabíjacej skrinky

Vyskúšajme to na našom príklade Fe 3+ a Cl & # 8211. Najskôr nechajme vyplniť to, čo vieme o každom prvku a jeho iónovom stave:

Takže teraz máme našu schránku poplatkov nastavenú na naše známe informácie. Teraz musíme zistiť, koľko atómov katiónu a aniónu je potrebných na zrušenie celkového kladného a záporného náboja na výslednej molekule. Za týmto účelom je často užitočné použiť stratégiu krížového násobenia, pri ktorej sa pokúsite použiť číslo náboja pre katióny ako požadovaný počet atómov aniónu a číslo náboja pre anión ako počet atómov vyžaduje sa katión. Vynásobte každý z iónových nábojov počtom atómov a vypočítajte celkové iónové náboje prítomných katiónov a aniónov a potom tieto čísla spočítajte, aby ste našli celkový náboj v zlúčenine. Týmto sa zvyčajne dostanete k stabilnému iónovému vzorcu, ktorý má nulový čistý neutrálny náboj.

Stĺpec # atómov sa potom stane dolným indexom, ktorý musíte použiť na zostavenie správneho iónového vzorca. V tomto prípade 1 atóm železa (Fe) s 3 atómami chlóru (Cl) pre vzorec FeCl3.

Predchádzajúci príklad je celkom jasný a možno ste boli schopní zostaviť vzorec v hlave. S pribúdajúcimi rokmi sa zvyšuje zložitosť tvorby vzorcov. Je preto dobré, aby ste svoju prácu mohli skontrolovať pomocou metódy nabíjacieho poľa. Aký by bol napríklad správny iónový vzorec pre sulfid hlinitý? Najskôr identifikujte dva zapojené atómy (hliník a síra) a začnite budovať svoj nábojový box podľa toho, čo viete z periodickej tabuľky. Z periodickej tabuľky na obrázku 3.7 môžete vidieť, že hliník tvorí katión s nábojom +3, zatiaľ čo síra tvorí anión so stavom -2 náboja.

Pre krok 1: Pridajte správny náboj pre príslušný katión a anión, v tomto prípade +3 pre Al a -2 pre S. Pre krok 2: Použite pravidlo krížového násobenia na predpovedanie toho, koľko atómov bude potrebných z každého typu a množiť sa cez celkový iónový náboj pre katión aj pre anión. Pre krok 3: Pridajte produkty dohromady, aby ste sa uistili, že vaša zlúčenina je stabilná a čistý náboj vo vzorci je nulový. Krok 4: Pomocou hodnoty # Atómy vytvorte dolné indexy pre svoj chemický vzorec. V našom príklade vyžadujeme 2 atómy Al a 3 atómy S. Toto by bolo napísané ako Al2S3 ako konečný produkt.

3.5 Pomenovanie iónov a iónových zlúčenín

Niektoré zlúčeniny majú bežné názvy, napr voda pre H2O. Existujú však tisíce ďalších zlúčenín, ktoré sú neobvyklé alebo majú viac mien. Bežný názov tiež zvyčajne nie je medzinárodne uznávaný. Ako vyzerá voda by ste mohli vyzerať agua alebo vatten niekomu inému. Aby chemici mohli komunikovať bez nejasností, existujú konvencie pomenovania, ktoré umožňujú určiť systematický názov chemikálie. Pre systém pomenovania chémie v tomto texte budeme primárne používať systém pomenovania International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Upozorňujeme, že okrem systému IUPAC existuje aj starší a archaickejší (-ous a -ic) systém pomenovania. V niektorých prípadoch je starší systém pomenovania stále veľmi používaný. Tieto odchýlky od systému IUPAC budú poznačené v celom texte, pretože pravdepodobne budete stále vidieť, že sa táto staršia nomenklatúra stále používa v chemických laboratóriách a v odbore zdravotníckych vied.

Konvencia pomenovania katiónov je veľmi jednoduchá. Je to jednoducho tak, že vezmete názov prvku a na koniec tohto výrazu pridáte výraz & # 8216ion & # 8217. Ak teda máme na mysli atóm sodíka, ktorý stratil jeden elektrón (Na +), použili by sme výraz ión sodný. To naznačuje, že sodík je v stave nabitia +1, a nie v elementárnej forme sodíka (ktorý má rovnaký počet protónov a elektrónov a má neutrálny náboj). Používanie systému pomenovania iónov, keď sa odkazuje na ióny, je dôležité skôr ako elementárne názvy atómov, pretože reaktivita iónu v porovnaní s elementárnou formou látky môže byť úplne odlišná. Napríklad, ak si do pohára s pitnou vodou pridáte sodíkový ión vo forme NaCl (alebo kuchynskej soli), budete mať na rukách pekný slaný nápoj. Na druhej strane, ak si do pohára s pitnou vodou pridáte elementárnu formu sodíka, exploduje vám to v tvári, pretože elementárna forma sodíka je veľmi reaktívna s vodou!

Pre katióny, ktoré majú viac ako jeden stav náboja, nasleduje za menom atómu rímska číslica a potom výraz ión, aby sa rozlíšili rôzne iónové stavy. Napríklad železo má dve prevládajúce iónové formy, Fe 2+ a Fe 3+. Pri pomenovaní týchto dvoch iónov by sme teda prvý označili ako ión železa (II) a druhý ako ión železa (III). Týmto spôsobom nedochádza k nejasnostiam, na ktoré ióny sa pri diskusii o zlúčenine odkazuje.

Pomenovanie aniónov je trochu komplikovanejšie. Koniec prvku sa zvyčajne vynechá a nahradí sa koncovkou & # 8216ide & # 8217, za ktorou nasleduje výraz ión. Napríklad Cl & # 8211 sa označuje skôr ako chloridový ión než ako chlórový ión. V tomto prípade je koniec chlóru & # 8216-ine & # 8217 ukončený a nahradený koncovkou & # 8216ide & # 8217. Pre sufur je koniec # 8216-ur & # 8217 vypustený a nahradený & # 8216ide & # 8217, čím sa vytvorí sulfidový ión. Podobne sa fosfor prevádza na fosfidový ión, dusík na nitridový ión a kyslík na oxidový ión. Koniec & # 8216-ide & # 8217 je užitočný, pretože pomáha poslucháčovi veľmi rýchlo rozlišovať medzi rôznymi typmi iónov, o ktorých sa diskutuje (katión, ktorý zachováva názov prvku, oproti aniónu, ktorý mení názov prvku na & # 8216- ide & # 8217 končí).

Pri pomenovaní iónových zlúčenín sa pojem ión vypustí a názvy katiónov a aniónov sa umiestnia spolu, pričom katión je vždy uvedený ako prvý a anión uvedený ako posledný. Ak majú prvky zapojené do iónovej väzby iba jeden možný iónový stav, v názve nie sú potrebné rímske číslice. Napríklad, keď sa Na + a Cl & # 8211 spoja, aby vytvorili NaCl, výsledná zlúčenina sa nazýva chlorid sodný. Podobne, ak sa Mg 2+ a Cl & # 8211 spoja, aby sa vytvoril MgCl2, výsledná zlúčenina sa nazýva chlorid horečnatý. Ak však prvky zapojené do iónovej väzby majú viac ako jeden možný iónový stav, na objasnenie toho, ktorý ión sa na väzbe podieľa, sa použije systém rímskych číslic. Napríklad, ak sa Fe 3+ a Cl & # 8211 spoja, aby vytvorili FeCl3, budeme ho musieť odlíšiť od Fe 2+, ktorý spolu s Cl & # 8211 vytvára FeCl2 v názve, aby každý pochopil, na ktorý ión železa sa v reakcii odkazuje. V tomto prípade sa prvá zlúčenina bude nazývať chlorid železitý a druhou zlúčeninou je chlorid železitý.

Kľúčovou vlastnosťou pri pomenovaní iónových zlúčenín je, že by ste mali byť schopní čerpať štruktúru z názvu a že by ste mali byť schopní vytvoriť názov zo štruktúry. Poďme si vyskúšať niečo!

3.6 Polyatómové ióny

Doteraz sme skúmali zlúčeniny zahŕňajúce jednoatómové ióny alebo ióny, ktoré sa vyskytujú s jedným atómom. Avšak veľa bežne sa vyskytujúcich iónov je zložených z viacerých atómov, ktoré sú navzájom spojené prostredníctvom zdieľania elektrónov alebo kovalentne. Tieto ióny sa správajú ako jedna jednotka, nesúce náboj a interagujúce s inými iónmi a zlúčeninami rovnako ako monatomické ióny diskutované vyššie. Pretože tieto ióny sú tvorené viacerými atómami, nazývajú sa polyatomické ióny. Častejšie je, že polyatómové ióny sú nabité záporne ako kladne. Ďalej je uvedený graf zobrazujúci niektoré bežne sa vyskytujúce polyatomické ióny.

Tabuľka 3.1 Bežné polyatómové ióny

O viacatómových iónoch možno uvažovať veľmi podobne ako o jednoatómových iónoch v tom, že sú ionizované získaním alebo stratou elektrónov tak, že nesú náboj. Ak získajú elektróny, stanú sa z nich anión a budú niesť záporný náboj a ak stratia elektróny, stanú sa z nich katióny a budú mať kladný náboj. Náboj polyatómového iónu je reprezentovaný ako superpis, ktorý je umiestnený na pravom hornom okraji iónu. Napríklad pre fosfátový ión je chemický vzorec PO4 3-. To naznačuje, že celkový -3 náboj je distribuovaný do celej PO4 molekula, a že keď sa podieľa na tvorbe iónovej zlúčeniny, celá PO4 3-ión sa pohybuje rovnako a je s ním zaobchádzané ako s jednou jednotkou. Skúsme vyrobiť niekoľko zlúčenín s použitím fosfátu ako príkladu. Najprv nechajte postaviť molekulu fosforečnanu sodného. Upozorňujeme, že keď budete požiadaní, aby ste zostavili molekuly podľa ich názvu, často vďaka názvu spoznáte, že máte polyatómový ión. Pripomeňme, že monoatómové anióny končia príponou & # 8216-ide & # 8217. Keď teda uvidíte inú koncovku prípony, napríklad & # 8216-ate & # 8217 alebo & # 8216-ite & # 8217, malo by to znamenať, že máte do činenia s polyatómovým iónom, a mali by ste si pomôcť podľa tabuľky vyššie rozoznať správny iónový vzorec, ktorý sa má použiť.Pre príklad fosforečnanu sodného môžeme túto molekulu zostaviť pomocou rovnakého diagramu nábojového poľa, aký sme použili vyššie na zostrojenie vyššie uvedených jednoduchších biatomických štruktúr. Najskôr musíme do tabuľky umiestniť ióny a ich stavy náboja. V tomto prípade vieme, že sodík je katión s nábojom +1 a fosfátový ión je anión s nábojom -3.

Všimnite si, že v našej tabuľke liečime polyatómový ión ako jednu jednotku. Potom môžeme pokračovať v našej krížovej multiplikačnej stratégii na určenie toho, koľko katiónov a aniónov je potrebných na vytvorenie celkovej molekuly, ktorá má neutrálny náboj.

Na dokončenie našej štruktúry teda budeme potrebovať 3 atómy sodíka a jednu molekulu fosfátu. Chemický vzorec fosforečnanu sodného je celkovo napísaný ako Na3PO4. Upozorňujeme, že pomenovanie výslednej molekuly sa deje úplne rovnakým spôsobom ako pri iných iónových zlúčeninách. Názov katiónu je na prvom mieste (v prípade potreby pomocou rímskych číslic), potom nasleduje názov aniónu (v tomto prípade fosfátu).

Čo tak komplikovanejší príklad? Ako by sme vytvorili molekulu fosforečnanu horečnatého? Začnite vytvárať svoju molekulu pomocou diagramu nábojového poľa, tentokrát si všimnite, že sa tvorí horčík a ión Mg 2+.

Nastavenie nabíjacieho boxu pre túto zlúčeninu nie je náročnejšie ako ktorákoľvek iná zlúčenina. Pri písaní zlúčenín, ktoré v chemickom vzorci vyžadujú viac ako jeden polyatómový ión, však musíte byť opatrní. V takom prípade potrebujeme 2 fosforečnanové ióny, aby sme ich spojili s 3 iónmi horčíka a vytvorili fosforečnan horečnatý. Katión je v tomto prípade napísaný rovnako, avšak pri vyjadrení 2 fosfátových iónov sú potrebné zátvorky:

Mg3(PO4)2

Zátvorky okolo fosfátového iónu zaisťujú, že je zrejmé, že potrebujete celé dve PO4 3- ióny v tomto komplexe. Ďalej je uvedený štruktúrny diagram toho, ako by táto molekula vyzerala. Upozorňujeme, že každá priama čiara sa tu používa na označenie kovalentnej väzby vo fosfátovom ióne. Každá priamka predstavuje dva elektróny (alebo elektrónový pár), ktoré sú zdieľané medzi atómami. Kovalentná väzba bude podrobnejšie popísaná v kapitole 4. Pre túto chvíľu je dôležité pamätať na to, že polyatomické ióny sa pohybujú spolu ako jedna jednotka, pretože atómy, ktoré zdieľajú elektróny, musia zostať v vzájomnej tesnej blízkosti. Iónové väzby sú označené symbolmi (+) a (-). Pre fosforečnan horečnatý sa vytvára celkovo 6 iónových väzieb.

Ďalším zvláštnym príkladom je chlorid ortuťnatý. Toto je výnimka z našich bežných pravidiel viazania. Na základe možností náboja by ste predpovedali, že chlorid ortutnatý (I) by mal mať chemický vzorec HgCl, pretože chloridový ión má náboj -1 a ortuť (I) má náboj +1. V tomto jedinečnom prípade je však tento vzorec nesprávny. Ortuť je neobvyklá v tom, že jej jediný ionizovaný oxidačný stav, ortuť (I), sa nachádza ako dimérny katión, Hg2 2+, kde dva atómy ortuti sú v skutočnosti kovalentne naviazané na seba ako polyatómový ión. Každý atóm ortuti vo viazanom páre má stav nabitia +1. Toto dáva celkovému iónu stav +2, ako je uvedené nižšie:

Tento polyatómový ión, bohužiaľ, nemá jedinečný názov, ktorý by ho odlišoval od bežných monoatómových katiónov. Preto si budete musieť pamätať tohto jedinečného člena. Výsledný chemický vzorec chloridu ortuťnatého (I) potrebuje na doplnenie štruktúry 2 chloridové ióny, aby mal minimálny chemický vzorec Hg2Cl2.

Zatiaľ čo sa chlorid ortuťnatý v prírode vyskytuje zriedka, v priebehu 18. a 19. storočia, známy ako kalomel, sa bežne používal ako liek na liečbu infekčných chorôb, ako je syfilis a žltá zimnica. Tiež sa používalo ako všeobecné tonikum na to, aby sa pacienti znovu vracali a uvoľňovali svoje telo z & # 8216impurities & # 8217. Calomel mal počas lekárskeho použitia extrémne vedľajšie účinky a toxicitu, ktoré spôsobovali stratu vlasov a zubov. V skutočnosti bol kalomel v Británii až do roku 1954 bežnou zložkou zubných práškov, ktoré spôsobovali rozsiahlu otravu ortuťou vo forme ružovej choroby, ktorá mala v tom čase úmrtnosť 1 ku 10. Akonáhle bola príčina ružovej choroby spojená s toxicitou ortuti bola látka z týchto práškov odstránená. V Spojených štátoch jeho použitie zaniklo koncom 18. a 18. storočia objavením účinnejších metód liečby, ako je objav penicilínu na konci 19. storočia Alexandrom Flemmingom.

Abraham Lincoln a „Modrá omša“

„Modrá hmota“, liek, ktorý pozostával z elementárnej ortuti s rôznymi prísadami, sa bežne používal na všetky druhy sťažností v Spojených štátoch z čias občianskej vojny. Aj keď bola ortuť známym toxínom, bola významnou súčasťou lekárskej liečby „hypochondrózy“, stavu, ktorý mohol zahŕňať rôzne problémy, ktoré dnes chápeme ako poruchy nálady, spolu s problémami s tráviacim systémom. O Abrahámovi Lincolnovi bolo známe, že vykazuje príznaky hypochondriázy, a preto užíval masové lieky proti modrej. Je zaujímavé, že priatelia a známi o ňom vedeli, že trpí nespavosťou a nestabilnou náladou, a existujú určité dôkazy o tom, že vykazoval ďalšie neurologické abnormality. Toto sú príznaky otravy ortuťou. V tele je elementárna ortuť, ktorá nie je nabitá, oxidovaná na svoju ortuťovú formu (Hg 2+), ktorá má náboj +2. Táto forma ortuti je zničujúca pre mnoho telesných systémov a spôsobuje dysfunkciu, ktorá mohla byť zodpovedná za príznaky Abrahama Lincolna. Jeho liečba mohla byť škodlivejšia ako problémy, na ktoré bola určená, z dôvodu nepochopenia lieku.

3.7 Pomenovanie polyatómových iónov

Polyatómové ióny majú zvláštne názvy. Mnohé z nich obsahujú kyslík a sú tzv oxyanióny. Ak pre prvok existuje iba jeden oxyanión, koniec primárneho prvku dostane koniec & # 8216-ate & # 8217. Napríklad oxyanión uhlíka sa nazýva uhličitan (CO3 2-). Ak však existujú rôzne oxyanióny, ktoré používajú ten istý prvok, ale majú odlišný počet atómov kyslíka, použijú sa na ich rozlíšenie predvoľby a prípony. Napríklad, ak existujú dva oxyanióny, ten s nižším počtom kyslíkov bude mať koncovku & # 8216-ite & # 8217 a ten, ktorý bude mať viac kyslíkov, bude mať koncovku & # 8216-ate & # 8217. Oxyanióny dusíka a síry sú dobrým príkladom:

Č2 & # 8211 sa nazýva dusitany

Č3 & # 8211 sa nazýva dusičnan

TAK3 2- sa nazýva siričitan

TAK4 2- sa nazýva síran

Niekedy môžu byť tri alebo štyri oxyanióny. V takom prípade sa predpona & # 8216hypo - & # 8216 použije na označenie jedného kyslíka menšieho ako v tvare & # 8216-ite & # 8217. Keď existujú štyri oxyaiony, existuje aj predpona & # 8216per - & # 8216, čo znamená ešte jeden kyslík, ktorý má forma & # 8216-ate & # 8217. Chlórová rodina iónov je vynikajúcim príkladom, kde sú tieto predpony potrebné.

ClO & # 8211 sa nazýva chlórnan

ClO2 & # 8211 sa nazýva chloritan

ClO3 & # 8211 sa nazýva chlorečnan

ClO4 & # 8211 sa nazýva chloristan

Príležitostne uvidíte a bi& Predpona # 8211. Toto je staršia predpona, to znamená, že zlúčenina môže prijať aj stratiť protón (H +). Použije sa nomenklatúra IUPAC vodík v názve, zatiaľ čo staršia nomenklatúra používa bi-predpona. V obidvoch prípadoch bude oxyanión obsahovať vodík, čím sa zníži jeho náboj o jednu. Napríklad je tu uhličitan (CO3 2-) a hydrogenuhličitan (HCO3 & # 8211). Môžete tiež vidieť hydrogenuhličitan označovaný ako hydrogenuhličitan.

Jedna posledná predpona, ktorú môžete nájsť, je tio-. Znamená to, že kyslík bol v oxyanióne nahradený sírou. Kyanát je OCN & # 8211 a tiokyanát je SCN & # 8211.

Pomenovanie iónových zlúčenín, ktoré obsahujú polyatómové ióny, sa deje úplne rovnakým spôsobom ako pri iných binárnych iónových zlúčeninách. Názov katiónu je na prvom mieste (v prípade potreby pomocou rímskych číslic), potom nasleduje názov aniónu.

3.8 Vlastnosti a typy iónových zlúčenín

Iónové zlúčeniny sú držané pohromade elektrostatickými silami vytváranými príťažlivosťou kladne nabitých katiónov a záporne nabitých aniónov. Môžu to byť jednoduché ióny, ako je sodík (Na +) a chlorid (Cl -) v chloride sodnom, alebo viacatómové druhy, ako je amónny (NH)4 +) a uhličitan (CO3 2-) ióny v uhličitane amónnom. Jednotlivé ióny v iónovej zlúčenine majú zvyčajne viacerých najbližších susedov, takže sa nepovažujú za súčasť jednotlivých molekúl, ale za súčasť spojitej trojrozmernej siete alebo mriežky, zvyčajne v kryštalickej štruktúre. Obrázok 4.6 ukazuje štruktúru chloridu sodného (NaCl)

Obrázok 3.8 Krištáľová mriežka. (A) Kryštalická štruktúra chloridu sodného, ​​NaCl, typickej iónovej zlúčeniny. Fialové guľôčky predstavujú katióny sodíka, Na + a zelené guľôčky predstavujú chloridové anióny, Cl−. (B) Halit, minerálna forma chloridu sodného, ​​vzniká, keď sa slaná voda vyparuje a zanecháva za sebou ióny.

Zdroj: (A) Benjah-bmm27 (2010). (B) Lavisky, R. (2010) Oba (A) a (B) Dostupné na: https://en.wikipedia.org/wiki/Ionic_compound

Iónové zlúčeniny obsahujúce vodíkové ióny (H +) sú klasifikované ako kyselína tie, ktoré obsahujú hydroxidové (OH-) alebo oxidové (02-) ióny, sú klasifikované ako základne. Všetky ostatné iónové zlúčeniny bez týchto iónov sú známe ako soli. Iónové zlúčeniny majú zvyčajne vysoké teploty topenia a varu a sú tvrdé a krehké. Ako pevné látky sú najčastejšie elektricky izolačné, ale pri tavení alebo rozpustení sa stávajú vysoko vodivými, pretože ióny sú mobilizované.

3.9 Kyseliny a zásady Arrhenius

Ióny H + a OH & # 8211 sú kľúčovými hráčmi v acidobázickej chémii podľa Arrheniovej definície kyselín a zásad. Arrhenius definoval an kyselinaako zlúčenina, ktorá zvyšuje koncentráciu katiónov vodíka (H +) vo vodnom roztoku. Mnoho kyselín je jednoduchými zlúčeninami, ktoré pri rozpustení uvoľňujú katión vodíka do roztoku a je možné ich rozpoznať ako iónové zlúčeniny, ktoré ako katión obsahujú H +. Podobne Arrhenius definoval a základňa ako zlúčenina, ktorá zvyšuje koncentráciu hydroxidových iónov (OH -) vo vodnom roztoku. Mnoho báz sú iónové zlúčeniny, ktoré majú ako anión hydroxidový ión, ktorý sa uvoľňuje, keď sa báza rozpustí vo vode.

Arrheniove zásady sú pomenované podľa štandardnej iónovej nomenklatúry, pričom najsilnejšími bázami sú hydroxidy alkalických kovov a ťažšie kovy alkalických zemín. Očakáva sa, že poznáte silné základy.

Kyseliny Arrhenius majú systém názvoslovia, ktorý je trochu zložitejší, pretože ich štruktúry môžu zahŕňať binárne zlúčeniny aj viacatómové anióny. Pri pomenovaní kyselín z binárnych zlúčenín sa predpona & # 8216hydro - & # 8216 používa na označenie katiónu H + a prípona & # 8216-ic & # 8217 sa používa na označenie toho, že ide o kyslú formu. Názov prvku aniónu možno použiť priamo, ako je to v prípade H2Aj keď je anion známy ako kyselina sírovodíková, upravuje sa tak, že sa koncovka & # 8216-ine & # 8217, & # 8216-ous & # 8217 alebo & # 8216-ogen & # 8217 končí pred nahradením príponou & # 8216- kyselina jódová # 8217, ako je to v prípade HCl, ktorá je známa ako kyselina chlorovodíková, H3P, ktorá je známa ako kyselina fosforečná a H3N, ktorý je známy ako kyselina hydronitrová.

Ak kyselina obsahuje viacatómový ión, nepoužíva sa žiadna predpona na označenie katiónu H +. To je naznačené v názve. Pre polyatómové anióny končiace príponou & # 8216-ate & # 8217 sa kyselina nazýva ako [anion name] + prípona & # 8216-ic kyselina & # 8217. Napríklad keď je síranový ión (SO4 2-) je v komplexe s H + ako katiónom, celkový vzorec bude H2TAK4 a výsledná kyselina bude pomenovaná kyselina sírová. Pustenie predpony rozlišuje polyatómové kyseliny od binárnych, v tomto prípade kyseliny sírovej (H2TAK4) sa líši od kyseliny sírovodíkovej (H2S). Ak má polyatómový anión koniec & # 8216-ite & # 8217, názov kyseliny sa napíše ako [anion name] + prípona & # 8216-ous acid & # 8217. Napríklad HNO2 by bola kyselina dusitá a HNO3 by bola kyselina dusičná. Predpony & # 8216hypo - & # 8216 a & # 8216per - & # 8216 sa tiež zachovávajú v názvosloví kyselín pre prvky, ktoré majú veľa stavov oxyaniónov. Napríklad oxyanióny obsahujúce chlór môžu vytvárať nasledujúce kyseliny:

HClO = kyselina chlórna

HClO2 = kyselina chlorovodíková

HClO3 = kyselina chlorovodíková

HClO4 = kyselina chloristá

Všetky sa odlišujú od binárnej kyseliny obsahujúcej chlór:

HCl = kyselina chlorovodíková

Silné kyseliny sú tie, ktoré sa v roztoku úplne disociujú na svoje iónové formy. V nasledujúcej tabuľke je uvedený zoznam bežných silných kyselín, s ktorými musíte byť oboznámení.

Kvíz: Precvičte si pomenovanie zlúčenín

3.10 Zameranie na životné prostredie a kyslé dažde # 8211

Kyslý dážď je termín označujúci zmes mokrej a suchej depozície (uloženého materiálu) z atmosféry, ktorá obsahuje vyššie ako bežné množstvo dusičnej a sírovej kyseliny. Prekurzory alebo chemickí predchodcovia tvorby kyslých dažďov sú výsledkom jednak prírodných zdrojov, ako sú sopky a rozkladajúca sa vegetácia, jednak umelých zdrojov, hlavne emisií oxidu siričitého (SO2) a oxidy dusíka (NOX), ktoré sú výsledkom spaľovania fosílnych palív. Kyslý dážď nastáva, keď tieto plyny reagujú v atmosfére s vodou, kyslíkom a inými chemikáliami za vzniku rôznych kyslých zlúčenín. Výsledkom je mierny roztok kyseliny sírovej a kyseliny dusičnej. Keď sa oxid siričitý a oxidy dusíka uvoľňujú z elektrární a iných zdrojov, prevládajúci vietor vane tieto zlúčeniny cez štátne a štátne hranice, niekedy aj stovky kilometrov.

Obrázok 3.9 Procesy podieľajúce sa na depozícii kyseliny.

V prírodnom prostredí pri výbojoch blesku reaguje molekulárny dusík a molekulárny kyslík za vzniku oxidu dusnatého:

Oxid dusnatý potom rýchlo reaguje s prebytkom kyslíka za vzniku oxidu dusičitého. Oxid dusičitý sa tiež uvoľňuje z tovární a automobilov počas spotreby fosílnych palív. Je to primárna zlúčenina zodpovedná za hnedú farbu smogu:

Keď sa oxid dusičitý rozpúšťa vo vode, vytvára zmes kyseliny dusitej a kyseliny dusičnej v pomere 1: 1:

Pretože molekulárny kyslík nakoniec oxiduje kyselinu dusitú na kyselinu dusičnú, celková reakcia je:

Okrem kyseliny dusičnej bolo do atmosféry vždy uvoľňované veľké množstvo oxidu siričitého aj z prírodných zdrojov, ako sú sopky, lesné požiare a mikrobiálny rozklad organických materiálov, ale pre väčšinu zaznamenaných dejín Zeme je prirodzený cyklus síry z atmosféra v oceánoch a horninách udržiavala kyslosť dažďa a snehu na uzde. Zdá sa, že spaľovanie fosílnych palív, bohužiaľ, vyvrátilo rovnováhu. Mnoho uhlíkov obsahuje až 5% - 6% pyritu (FeS2) hmotnostné a vykurovacie oleje zvyčajne obsahujú najmenej 0,5% hmotnostného síry. Od polovice 19. storočia sa tieto palivá spaľovali v obrovskom rozsahu na zabezpečenie energetických potrieb našej modernej priemyselnej spoločnosti, čím sa uvoľnili ďalšie desiatky miliónov ton SO2 do atmosféry ročne. Okrem toho pražením sulfidových rúd na získanie kovov, ako je zinok a meď, sa tiež produkuje veľké množstvo SO2 prostredníctvom reakcií ako napr

Bez ohľadu na zdroj, SO2 rozpúšťa sa v dažďovej vode za vzniku kyseliny sírovej, ktorá sa nakoniec oxiduje kyslíkom na kyselinu sírovú:

Kyslý dážď sa meria pomocou stupnice nazývanej „pH“. Čím je pH látky nižšie, tým je kyslejšia. Čistá voda má pH 7,0. Normálny dážď je však mierne kyslý, pretože oxid uhličitý (CO2) sa v ňom rozpúšťa a vytvára slabú kyselinu uhličitú, čím výsledná zmes dosahuje pH približne 5,6 pri typických atmosférických koncentráciách CO2. Od roku 2000 má najkyslejší dážď padajúci v USA pH okolo 4,3.

Účinky kyslých dažďov

Kyslé dažde spôsobujú okyslenie jazier a potokov a prispieva k poškodeniu stromov vo vysokých nadmorských výškach (napríklad stromy červeného smreka nad 2 000 stôp) a mnohých citlivých lesných pôdach. Kyslý dážď navyše urýchľuje rozpad stavebných materiálov a farieb vrátane nenahraditeľných budov, sôch a sôch, ktoré sú súčasťou kultúrneho dedičstva nášho národa. Pred pádom na zem oxid siričitý (SO2) a oxid dusíka (NOX) plyny a ich deriváty tuhých častíc - sírany a dusičnany - prispievajú k zhoršeniu viditeľnosti a poškodzujú verejné zdravie.

The ekologický účinky kyslých dažďov sú najjasnejšie viditeľné vo vodných alebo vodných prostrediach, ako sú potoky, jazerá a močiare. Väčšina jazier a potokov má pH medzi 6 a 8, hoci niektoré jazerá sú prirodzene kyslé aj bez účinkov kyslých dažďov. Kyslý dážď primárne ovplyvňuje citlivé vodné útvary, ktoré sa nachádzajú v povodiach, ktorých pôdy majú obmedzenú schopnosť neutralizovať kyslé zlúčeniny (tzv. Tlmivá kapacita). Jazerá a potoky sú kyslé (t. J. Hodnota pH klesá), keď samotná voda a jej okolitá pôda nemôžu dostatočne tlmiť kyslé dažde, aby ich zneškodnili. V oblastiach, kde je tlmiaca kapacita nízka, kyslý dážď uvoľňuje hliník z pôd do jazier a potokov je hliník vysoko toxický pre mnoho druhov vodných organizmov. Kyslý dážď spôsobuje pomalší rast, zranenie alebo smrť lesy. Kyslý dážď samozrejme nie je jedinou príčinou takýchto podmienok. K celkovému stresu v týchto oblastiach prispievajú ďalšie faktory, vrátane látok znečisťujúcich ovzdušie, hmyzu, chorôb, sucha alebo veľmi chladného počasia. Vo väčšine prípadov sú dopady kyslých dažďov na stromy v skutočnosti spôsobené kombinovanými účinkami kyslých dažďov a týchto ďalších stresových faktorov životného prostredia.

Kyselý dážď a suché usadzovanie kyslých častíc prispievajú ku korózii kovy(napríklad bronz) a zhoršeniu kvality náterov a kameňa (napríklad mramor a vápenec). Tieto účinky významne znižujú spoločenskú hodnotu budov, mostov, kultúrnych objektov (napríklad sochy, pomníky a náhrobné kamene) a automobilov (obrázok 3.10).

Obrázok 3.10 Chrlič, ktorý bol poškodený kyslým dažďom.

Politické napätie

Znečistenie ovzdušia a účinky kyslých dažďov sa neobmedzujú na miesto pôvodu. Účinky znečistenia môžu mať vplyv na susedné krajiny a vytvárať politické napätie medzi susednými krajinami. Kyslý dážď v 80. a začiatkom 90. rokov 20. storočia spôsobil medzi Kanadou a USA veľké politické napätie.Koncom 70. rokov sa ukázalo, že znečistenie spôsobujúce kyslé dažde zabíja divočinu a poškodzuje lesy na oboch stranách hranice, a to zo zabitia rýb na stovkách jazier v New Yorku a Adirondacks, ako aj v Novom Anglicku a východnej Kanade.

To malo za následok silné protesty Kanady proti zastaveniu kyslých dažďov. Napríklad prvýkrát, čo Ronald Reagan navštívil Ottawu počas jeho prezidentovania, ho privítali tisíce kanadských demonštrantov požadujúcich, aby USA & # 8220Stop Acid Rain & # 8221. Úplné rokovania týkajúce sa tohto problému prebiehali v roku 1986, trvalo však ďalších päť rokov rokovaní, kým prezident George H. Bush podpísal dohodu o kyslom daždi s kanadským premiérom Brianom Mulroneym v roku 1991. Dohoda poskytla toto vyhlásenie: & # 8220States majú v súlade s Chartou Organizácie Spojených národov a zásadami medzinárodného práva zvrchované právo využívať svoje vlastné zdroje v súlade so svojimi vlastnými environmentálnymi politikami a zodpovednosť zabezpečiť, aby činnosti v rámci ich jurisdikcie alebo kontroly nespôsobovali škodu prostredie iných štátov alebo oblastí presahujúcich hranice národnej jurisdikcie. & # 8221

S týmto silným tlakom na priemysel minimalizovať uvoľňovanie SO2 a čX boli vyvinuté technológie na zachytávanie týchto kontaminantov pred uvoľnením továrenských emisií. Napríklad elektrárne spaľujúce uhlie teraz používajú SO2 „Práčky“, ktoré zachytávajú SO2 reakciou s vápnom (CaO) za vzniku dihydrátu siričitanu vápenatého. Schéma tohto chemického procesu je uvedená na obrázku 3.11.

Obrázok 3.11 Schematický diagram systému mokrého čistenia. V elektrárňach spaľujúcich uhlie SO2 sa dá odstrániť („vydrhnúť“) z výfukových plynov reakciou s vápnom (CaO) a vodným postrekom za vzniku dihydrátu siričitanu vápenatého (CaSO)3· 2H2O). Odstraňuje sa SO2 z plynov bráni jeho premene na SO3 a následná reakcia s dažďovou vodou (kyslý dážď). Teraz sa bežne používajú čistiace systémy na minimalizáciu environmentálnych účinkov rozsiahleho spaľovania fosílnych palív.

Navrhované priradenie:

Požiadajte svojich študentov, aby si stiahli a vyplnili súbor domácich úloh Acid Rain.

3.11 Zhrnutie kapitoly

Ak atóm získal jeden alebo viac elektrónov, je negatívne nabitý a nazýva sa anión. Ak atóm stratil jeden alebo viac elektrónov, je kladne nabitý a nazýva sa a katión. Kovy všeobecne tvoria katióny, zatiaľ čo nekovy všeobecne tvoria anióny. Pretože opačné náboje priťahujú (zatiaľ čo podobné náboje odpudzujú), tieto opačne nabité ióny sa navzájom priťahujú a vytvárajú sa iónové väzby. Výsledné zlúčeniny sa nazývajú iónové zlúčeniny. Najjednoduchšie iónové zlúčeniny sú binárne iónové zlúčeniny alebo tie, ktoré obsahujú iba dva atómy, jeden pôsobiaci ako katión a druhý pôsobiaci ako anión.

Tendencia atómu ku konfigurácii, v ktorej vlastní osem valenčných elektrónov, sa označuje ako „Oktetové pravidlo." Termín izoelektronický Výraz „atóm“ označuje atóm a ión iného atómu (alebo dvoch rôznych iónov), ktoré majú rovnakú elektrónovú konfiguráciu. Katióny strácajú elektróny, aby sa stali izoelektronickými s vzácnym plynom v predchádzajúcom riadku (perióde) na stole. Anióny získavajú elektróny, aby sa stali izoelektronickými s použitím vzácneho plynu v rovnakom rade ako anión. Periodickú tabuľku možno použiť na predpovedanie bežných iónových stavov pre prvky

Počas tvorby iónovej väzby možno na ilustráciu pohybov elektrónov použiť diagramy elektrónových bodov. Stabilné iónové zlúčeniny majú vyvážený stav náboja, takže náboj na celkovej molekule je nulový. Pri písaní chemických vzorcov je katión vždy prvý a anión vždy posledný. Stabilné chemické vzorce musia byť napísané tak, aby celková zlúčenina mala čistý neutrálny náboj (tj. Celkový kladný náboj = celkový záporný náboj). Dolné indexy sa používajú na označenie toho, koľko atómov je prítomných v iónovom vzorci. Chemické vzorce sú vždy redukované tak, aby ukazovali najnižší počet každého katiónu a aniónu požadovaný pre vznik jednej zlúčeniny.

Názvy katiónov sa používajú pomocou názvu prvku, za ktorým nasleduje slovo & # 8216ion & # 8217. Ak má katión viac ako jednu iónovú formu, za názov prvku sa pridajú rímske číslice. Anióny sú pomenované tak, že vypustíte poslednú časť názvu prvku a nahradíte ho príponou & # 8216-ide & # 8217, za ktorou nasleduje slovo & # 8216ion & # 8217. Pri pomenovaní iónovej zlúčeniny sa najskôr umiestni názov katiónu, v prípade potreby vrátane rímskych číslic, a za ním nasleduje aniónový názov.

Polyatomárne ióny sú ióny, ktoré sa tvoria z viacerých atómov, ktoré sú kovalentne spojené dohromady. Polyatomické ióny sa pri účasti na iónovej väzbe správajú ako jedna skupina. Oxyaniónysú polyatómové anióny, ktoré obsahujú kyslík ako jednu z elementárnych zložiek. Ak pre konkrétny prvok existuje iba jeden oxyanión, bude v jeho názve uvedená prípona & # 8216-ate & # 8217. Ak pre konkrétny prvok existujú dva oxyanióny, ten s menším počtom kyslíkov má koniec & # 8216-ite & # 8217 a ten, ktorý má viac kyslíkov, koniec & # 8216-ate & # 8217. Ak pre konkrétny prvok existujú tri alebo štyri druhy oxyaniónov, predpona & # 8216hypo - & # 8216 a prípona & # 8216-ite & # 8217 sa používajú na zobrazenie jedného kyslíka pod aniontom & # 8216-ite & # 8217 a predpona & # 8216per - & # 8216 a prípona & # 8216-ate & # 8217 sa používajú na znázornenie jedného ďalšieho kyslíka nad & # 8216-ate & # 8217 aniónom. Pomenovanie iónových zlúčenín, ktoré obsahujú polyatómové ióny, sa deje úplne rovnakým spôsobom ako pri iných binárnych iónových zlúčeninách. Názov katiónu je na prvom mieste (v prípade potreby pomocou rímskych číslic), potom nasleduje názov aniónu.

Pevné iónové zlúčeniny typicky skôr ako jednotlivé molekuly tvoria spojitú trojrozmernú sieť alebo mriežku, zvyčajne v kryštalickej štruktúre. Iónové zlúčeniny majú zvyčajne vysoké teploty topenia a varu a sú tvrdé a krehké. Ako pevné látky sú najčastejšie elektricky izolačné, ale pri tavení alebo rozpustení sa stávajú vysoko vodivými, pretože ióny sú mobilizované.

Podľa Arrheniovej definície sa iónové zlúčeniny obsahujúce vodíkové ióny (H +) klasifikujú ako kyselína tie, ktoré obsahujú hydroxidové (OH-) alebo oxidové (02-) ióny, sú klasifikované ako základne. Všetky ostatné iónové zlúčeniny bez týchto iónov sú známe ako soli. Pomenovanie solí a zásaditých iónových zlúčenín sa riadi štandardnými pravidlami iónovej nomenklatúry. Pri pomenovaní kyselín z binárnych zlúčenín sa predpona & # 8216hydro - & # 8216 používa na označenie katiónu H + a prípona & # 8216-ic & # 8217 sa používa na označenie toho, že ide o kyslú formu. Ak kyselina obsahuje viacatómový ión, nepoužíva sa žiadna predpona na označenie katiónu H +. To je naznačené v názve. Pre polyatómové anióny končiace príponou & # 8216-ate & # 8217 sa kyselina nazýva ako [anion name] + prípona & # 8216-ic kyselina & # 8217. Ak má polyatómový anión koniec & # 8216-ite & # 8217, názov kyseliny sa napíše ako [anion name] + prípona & # 8216-ous acid & # 8217. Predpony & # 8216hypo - & # 8216 a & # 8216per - & # 8216 sa tiež zachovávajú v názvosloví kyselín pre prvky, ktoré majú veľa stavov oxyaniónov.


Chémia: Čo je to iónová zlúčenina?

Hovorili sme o oktetovom pravidle, ktoré hovorí, že „všetky prvky majú tendenciu chcieť získať alebo stratiť elektróny, aby mali rovnakú elektrónovú konfiguráciu ako najbližší vzácny plyn“. To v podstate znamená, že neutrálny atóm ľubovoľného prvku iného ako vzácny plyn nie je príliš stabilný. Vďaka tomu bude získavať alebo strácať elektróny, kým nedosiahne stabilnú elektrónovú konfiguráciu vzácneho plynu. Atómy, ktoré získali elektróny, sa nazývajú anióny a majú záporný náboj a nazývajú sa atómy, ktoré stratili elektróny katióny a mať kladný náboj. Keď sa anióny držia katiónov, výsledná chemická zlúčenina sa nazýva an iónová zlúčenina.

Obrázok 8.1 Anióny a katióny vznikajú, keď atóm získava alebo stráca elektróny, aby dosiahol elektrónovú konfiguráciu najbližšieho vzácneho plynu.

Môžete si položiť jednu otázku: „Koľko elektrónov chcú rôzne prvky získať alebo stratiť?“ Odpoveď na túto otázku, rovnako ako veľa iných vecí v chémii, nájdete v periodickej tabuľke.

Molekulárne významy

An anión je záporne nabitý atóm alebo skupina atómov, zatiaľ čo a katión je atóm alebo skupina atómov s kladným nábojom. Keď sa anión drží na katióne, výsledkom je iónová zlúčenina.

Najlepším spôsobom, ako zistiť, koľko elektrónov konkrétny prvok získa alebo stratí, je počítať od neho v periodickej tabuľke, kým nedosiahnete ďalší vzácny plyn, a potom od nej počítať dozadu, kým nedosiahnete posledný vzácny plyn. Ak smer vpred vyžaduje menšie počítanie ako v smere dozadu, prvok získa rovnaký počet elektrónov, aký ste spočítali do najbližšieho vzácneho plynu, aby vytvoril anión. Rovnako, ak spätný smer vyžaduje menšie počítanie, prvok stratí rovnaký počet elektrónov, aký ste spočítali do najbližšieho vzácneho plynu, aby sa vytvoril katión. Teraz je to veľmi dôležité: Pri počítaní do vzácnych plynov preskočte prechodné kovy? inak veci nebudú fungovať tak, ako by ste chceli.

Máš problémy

Problém 1: Aké budú náboje nasledujúcich prvkov, keď získajú alebo stratia elektróny, aby získali rovnaké elektrónové konfigurácie ako najbližší vzácny plyn?
a) horčík (Mg)
b) hliník (Al)
c) bróm (Br)

Napríklad kyslík vytvára iónové zlúčeniny ako anión s -2 nábojom, pretože potrebuje dva elektróny, aby mal rovnakú elektrónovú konfiguráciu ako neón. Gálium má naopak náboj +3, pretože potrebuje stratu troch elektrónov, aby malo rovnakú elektrónovú konfiguráciu ako argón. Ak ste zmätení, pretože to vyzerá, že musíte počítať dozadu o 13 a nie tri, nezabudnite na pravidlo ignorovať prechodné kovy!

Výňatok z dokumentu The Complete Idiot's Guide to Chemistry 2003 od Iana Gucha. Všetky práva vyhradené vrátane práva na úplnú alebo čiastočnú reprodukciu v akejkoľvek podobe. Používa sa po dohode s Alfa knihy, člen spoločnosti Penguin Group (USA) Inc.


4.7: Ióny: Strata a získanie elektrónov - matematika

  1. ? počet neutrónov v neutrálnom atóme
  2. ? počet protónov v neutrálnom atóme
  3. ? atómové číslo neutrálneho atómu
  4. ? hmotnosť neutrálneho atómu
  5. ? dva z nich

Tu zobrazený prístroj pomohol určiť:

  1. ? existencia elektrónov
  2. ? že atómy sú väčšinou prázdny priestor
  3. ? že energia putuje rýchlosťou svetla
  4. ? že elektróny majú hmotnosť
  5. ? že hmotnosť a energia súvisia s E = mc 2

Ktoré z nasledujúcich usporiadaní predstavujú ióny?

1) 12 protónov, 12 neutrónov, 11 elektrónov
2) 12 protónov, 11 neutrónov, 12 elektrónov
3) 11 protónov, 12 neutrónov, 12 elektrónov
4) 11 protónov, 12 neutrónov, 11 elektrónov
5) 12 protónov, 12 neutrónov, 12 elektrónov

  1. ? 1 a 2
  2. ? 1, 3 a 4
  3. ? 1 a 3
  4. ? 2 a 3
  5. ? všetko sú to ióny

Ktoré z nasledujúcich usporiadaní predstavujú rôzne izotopy toho istého prvku?

1) 12 protónov, 11 neutrónov, 12 elektrónov
2) 11 protónov, 12 neutrónov, 11 elektrónov
3) 10 protónov, 12 neutrónov, 12 elektrónov
4) 11 protónov, 12 neutrónov, 10 elektrónov
5) 12 protónov, 12 neutrónov, 12 elektrónov

  1. ? 1 a 5
  2. ? 2 a 4
  3. ? 2, 3, 4 a 5
  4. ? všetci títo kvalifikovaní
  5. ? Žiadny z nich nespĺňa podmienky
  1. ? H2CO2 : kyselina uhličitá
  2. ? HClO2 : kyselina chloritá
  3. ? H2TAK4 : kyselina sírová
  4. ? HClO: kyselina chlorovodíková
  5. ? H3PO3 : kyselina fosforečná
  1. ? hydrogénsíran sodný
  2. ? persíran sodný
  3. ? hydrogensíran sodný
  4. ? dva z nich sú správne
  5. ? nič z toho nie je správne
  1. ? Má šesť protónov
  2. ? Má priemernú hmotnosť 12,011 amu.
  3. ? Má šesť elektrónov
  4. ? Má osem neutrónov
  5. ? Je menej častý ako uhlík-12
  1. ? železo, Fe
  2. ? sodík, Na
  3. ? hliník, Al
  4. ? stroncium, Sr
  5. ? dusík, N
  1. ? oxid horečnatý
  2. ? oxid horečnatý
  3. ? peroxid horečnatý
  4. ? oxid horečnatý
  5. ? peroxid horečnatý
  1. ? kovy všeobecne tvoria katióny
  2. ? nekovy sú všeobecne zlým vodičom elektriny
  3. ? kovy sú tvárne
  4. ? nekovy sú všeobecne krehké
  5. ? metaloidy sú kovy s niektorými nekovovými vlastnosťami
  1. ? 34 protónov, 79 neutrónov, 2 elektróny
  2. ? 34 protónov, 45 neutrónov, 32 elektrónov
  3. ? 34 protónov, 45 neutrónov, 2 elektróny
  4. ? 34 protónov, 45 neutrónov, 36 elektrónov
  5. ? 34 protónov, 113 neutrónov, 36 elektrónov
  1. ? I, II a III
  2. ? II a III
  3. ? Ja a V
  4. ? I a IV
  5. ? II, III a IV

Ióny vznikajú pri chemických reakciách:

1. Získavanie elektrónov
2. Strata elektrónov
3. Získanie protónov
4. Strata protónov
5. Všetky tieto


Čo je ión a v čom sa líši od atómu?

Daný atóm, povedzme # "chlór" # alebo # "sodík" #, má daný počet protónov, základných kladne nabitých NUCLEAR častíc, ktorý je daný # Z #, atómovým číslom. Pre # Cl #, # Z = 17 # pre # Na #, # Z = 11 #. Atómy chlóru majú tendenciu získavať elektróny za vzniku záporne nabitých iónov s 18 elektrónmi (rozdiel medzi protónmi a elektrónmi určuje náboj, ako?) Má sodík tendenciu strácať elektrón a vytvárať #Na ^ + #. Pretože jadrový náboj zostáva v obidvoch prípadoch rovnaký, prvkom je stále sodík alebo chlór, ale teraz máme ióny #Na ^ + # a #Cl ^ - #.

Ale pretože teraz existuje nesúlad medzi NUCLEARNÝM nábojom a ELEKTRONICKÝM nábojom, výsledkom je ión. Väčšina prvkov tvorí ióny rôznych druhov, ktoré sa dajú periodicky predpovedať.

Ión je atóm, ktorý stratil alebo získal jeden alebo viac elektrónov.

Vysvetlenie:

Atóm je neutrálny keď má rovnaký počet protónov a elektrónov.

An ión je atóm, ktorý už nie je neutrálny, pretože stratil alebo získal jeden alebo viac elektrónov. Keď atóm stratí jeden alebo viac elektrónov, stane sa z neho kladne nabitý ión, ktorý sa nazýva a katión . Keď atóm získa jeden alebo viac elektrónov, stane sa negatívne nabitým a nazýva sa an anión .


4.2 Klasifikácia chemických reakcií

Ľudia medzi sebou interagujú rôznymi a zložitými spôsobmi a tieto interakcie klasifikujeme podľa bežných vzorcov správania. Keď si dvaja ľudia vymieňajú informácie, hovoríme, že komunikujú. Keď si vymieňajú údery päsťami alebo nohami, hovoríme, že bojujú. Vedci, ktorí čelia širokej škále rôznych interakcií medzi chemickými látkami, tiež zistili, že je vhodné (alebo dokonca nevyhnutné) klasifikovať chemické interakcie identifikáciou bežných vzorcov reaktivity. Tento modul poskytne úvod k trom najbežnejším typom chemických reakcií: zrážanie, acidobáza a oxidácia-redukcia.

Zrážkové reakcie a pravidlá rozpustnosti

Zrážacou reakciou je reakcia, pri ktorej rozpustené látky reagujú za vzniku jedného (alebo viacerých) tuhých produktov. Mnohé reakcie tohto typu zahŕňajú výmenu iónov medzi iónovými zlúčeninami vo vodnom roztoku a niekedy sa označujú ako dvojité posunutie, dvojitá náhradaalebo metatéza reakcie. Tieto reakcie sú v prírode bežné a sú zodpovedné za tvorbu koralových útesov vo vodách oceánu a obličkových kameňov u zvierat. V priemysle sa často používajú na výrobu mnohých komoditných a špeciálnych chemikálií. Precipitačné reakcie tiež zohrávajú ústrednú úlohu v mnohých technikách chemickej analýzy vrátane spotových testov používaných na identifikáciu kovových iónov a gravimetrické metódy na určenie zloženia hmoty (pozri posledný modul tejto kapitoly).

Rozsah, v akom môže byť látka rozpustená vo vode alebo v akomkoľvek rozpúšťadle, je kvantitatívne vyjadrená ako jej rozpustnosť definovaná ako maximálna koncentrácia látky, ktorú je možné dosiahnuť za stanovených podmienok. O látkach s relatívne veľkými rozpustnosťami sa hovorí, že sú rozpustné. Látka sa vyzráža, keď sú podmienky roztoku také, že jej koncentrácia presahuje rozpustnosť. O látkach s relatívne nízkou rozpustnosťou sa hovorí, že sú nerozpustné, a to sú látky, ktoré sa ľahko vyzrážajú z roztoku. Viac informácií o týchto dôležitých konceptoch sa nachádza v ďalšej kapitole venovanej riešeniam. Na účely predikcie identity tuhých látok vytvorených zrážacími reakciami sa dá jednoducho odkazovať na vzorce rozpustnosti, ktoré sa pozorovali u mnohých iónových zlúčenín (tabuľka 4.1).


Prechod elektrónovej a spektrálnej čiary

V chémii je energia mierkou toho, ako stabilná je látka. Čím nižšia je energetická hladina elektrónu, tým je elektrón stabilnejší. Takže elektrón by bol v najstabilnejšom stave, keď je v škrupine K (n = 1). (n = 1). (n = 1). Z tohto dôvodu označujeme n = 1 n = 1 n = 1 ako základný stav elektrónu. Ak je elektrón v akomkoľvek inom obale, hovoríme, že je v ňom vzrušený stav.

Je celkom zrejmé, že elektrón v základnom stave musí získať energiu, aby sa mohol vzrušiť. Rovnako elektrón na vyššej energetickej úrovni uvoľňuje energiu, keď klesá na nižšiu energetickú hladinu. Pomocou vyššie uvedeného vzorca môžeme vypočítať, koľko energie sa absorbuje / uvoľní počas prechodu elektrónu. Zmena energie počas prechodu elektrónu z n = n 1 n = n_1 n = n 1 na n = n 2 n = n_2 n = n 2 je Δ E = E 2 - E 1 = 13,6 × (1 n 1 2 - 1 n 2 2) eV. Delta E = E_ <2> -E_ <1> = 13,6 krát vľavo ( frac <1>- frac <1> right) text . Δ E = E 2 - E 1 = 1 3. 6 × (n 1 2 1 - n 2 2 1) eV. Je zrejmé, že pozitívna zmena energie znamená, že elektrón absorbuje energiu, zatiaľ čo negatívna zmena energie znamená uvoľnenie energie z elektrónu. Všimnite si, že vzorec je skôr energia na mol, ako energia jedného fotónu.

Imgur

Imgur

Pri analýze spektrálnych čiar sa k nim musíme priblížiť z pravej strany. Je to preto, že čiary sa čoraz viac približujú, keď sa vlnová dĺžka v sérii zmenšuje, a je ťažšie ich od seba odlíšiť. Čiara s najdlhšou vlnovou dĺžkou v rámci série zodpovedá prechodu elektrónov s najnižšou energiou v tejto sérii. Na obrázku vyššie teda červená čiara označuje prechod z n = 3 n = 3 n = 3 na n = 2, n = 2, n = 2, čo je prechod s najnižšou energiou v rámci Balmerovej série.

Imgur

Obrázok vyššie zobrazuje spektrum Balmerovej série. Ktorý z nasledujúcich prechodov elektrónov zodpovedá tyrkysovej línii (λ ≈ 485 nm) ( lambda cca 485 text ) (λ ≈ 4 8 5 nm) na vyššie uvedenom obrázku?

(A) n = 2 → n = 1 n = 2 pravá šípka n = 1 n = 2 → n = 1
(B) n = 3 → n = 1 n = 3 pravá šípka n = 1 n = 3 → n = 1
(C) n = 3 → n = 2 n = 3 pravá šípka n = 2 n = 3 → n = 2
(D) n = 4 → n = 2 n = 4 pravá šípka n = 2 n = 4 → n = 2

Všimnite si, že červená čiara má najdlhšiu vlnovú dĺžku v rámci série Balmer. Pretože dlhšia vlnová dĺžka znamená menšiu energiu, červená čiara zodpovedá prechodu, ktorý vyžaruje najnižšiu energiu v rámci Balmerovej série, ktorá je n = 3 → n = 2. n = 3 pravá šípka n = 2. n = 3 → n = 2. Tyrkysová čiara označuje prechod s druhou najnižšou energiou v rámci Balmerovej série, ktorá je n = 4 → n = 2. n = 4 pravá šípka n = 2. n = 4 → n = 2. Naša odpoveď preto je (D). □ _ štvorec □


Odpovedzte na túto otázku

Chémia

Vzhľadom na vyváženú rovnicu predstavujúcu reakciu: 2Fe + 3Cu ^ 2 + -> 2Fe ^ 3 + + 3Cu Keď atómy železa stratia šesť mólov elektrónov, koľko mólov elektrónov získajú ióny medi? (1) 12 molov (2) 2 moly (3) 3 moly (4)

Chémia

reakciou kovového hliníka (Al) s kyslíkom (O2) vzniká Al2O3. Aká je vyvážená rovnica pre túto redoxnú reakciu. Aké sú dve polovičné reakcie, ktoré ukazujú, koľko elektrónov každý druh získal alebo stratil?

História

Čo sa stalo s Maymi počas guatemalskej občianskej vojny? Mayovia stratili viac zo svojej pôdy. Mayovia bojujúci za ľudské práva boli úspešní a nikdy neboli proti. Mayovia získali politickú moc. Mayovia získali viac svojich

História

aké boli účinky sedemročnej vojny? (vyberte všetky platné možnosti) - Británia získala výlučné práva v bengálsku v Indii - karibské kolónie Francúzska povstali a získali nezávislosť - Británia stratila celý svoj sever

Biológia

Síra má vo svojej najväčšej energetickej úrovni šesť elektrónov. Pri iónovej väzbe by to malo tendenciu _____________________________. A. vezmite ďalšie dva elektróny B. rozdajte dva elektróny C. rozdajte šesť elektrónov D.

Chémia

Ktorý z nasledujúcich druhov je najsilnejším oxidačným činidlom za štandardných podmienok? a. Ag + (aq) b. H2 (g) c. H + (aq) d. Cl2 (g) e. Al3 + (aq) Myslím, že Ag + (aq) prevedie voličov skôr, ako ostatné štyri možnosti.

Chémia

Aká bude konečná teplota vody v izolovanej nádobe v dôsledku vniknutia 5,00 g pary [H2O (g)] pri 100,0 ° C do 195,0 g vody pri 20,0 ° C? (? H ° vap = 40,6 kJ / mol H2O) Najlepšie to urobíte

Chémia

Koľko valenčných elektrónov zdieľa, získava alebo stráca každý atóm šiestich zlúčenín? • N2 • CCI4 • SiO2 • AlCl3 • CaCl2 • LiBr

Veda

uveďte počet stratených alebo získaných elektrónov pri tvorbe každého iónu. Br- As3-

MATH. POMOC. DX

Počas trojdňového obdobia získala spoločnosť Money, Inc. 6 bodov, stratila 10 bodov a získala 2 body. Aká bola celková zmena v bodoch za tri dni?

Otázka: Futbalový tím stratil pri svojej prvej hre 9 yardov. V ďalších dvoch hrách získali 3 yardy a potom 6 yardov. A. Aký výraz možno napísať, aby vyjadril, koľko metrov je futbalový tím od miesta, kde začal?

Keď sa dva atómy priblížia k sebe a navzájom reagujú, sú to ich vonkajšie obaly, ktoré prichádzajú do styku ako prvé, a sú to teda elektróny vo svojich vonkajších obaloch, ktoré sa zvyčajne podieľajú na akejkoľvek chemickej látke


Pozri si video: Что такое орбиталь (December 2021).