Hvordan beregne tiltrekningskraft mellom ioner

Når metaller og ikke-metaller danner forbindelser, donerer metallatomer elektroner til ikke-metallatomer. Metallatomer blir positive ioner på grunn av tap av negativt ladede elektroner, og ikke-metallatomer blir negative ioner. Ioner viser attraktive krefter for ioner med motsatt ladning - derav ordtaket som "motsetninger tiltrekker seg." Tiltrekningskraften mellom motsatt ladede ioner følger Coulombs lov: F = k * q1 * q2 / d2, hvor F representerer tiltrekningskraften i Newton, q1 og q2 representerer ladningene til de to ionene i coulombs, d representerer avstanden mellom ionenes kjerner i meter og k er en proporsjonalitetskonstant på 8,99 x 109 Newton kvadratmeter per kvadrat coulomb.

Se en tabell over ioner for å finne ladningene til de positive og negative ionene i forbindelsen. Kjemiske formler viser etter konvensjon først det positive ionet. I forbindelsen kalsiumbromid, eller CaBr2for eksempel representerer kalsium det positive ionet og har en ladning på +2. Brom representerer det negative ionet og har en ladning på -1. Derfor, q1 = 2 og q2 = 1 i Coulombs lovligning.

instagram story viewer

Konverter ladningene på ionene til coulombs ved å multiplisere hver ladning med 1,9 x 10-19. +2 kalsiumioner har derfor en ladning på 2 * 1,9 x 10-19 = 3,8 x 10-19 coulombs og brom har en ladning på 1,9 x 10-19 coulombs.

Bestem avstanden mellom ionene ved å referere til en tabell over ioniske radier. Når de danner faste stoffer, sitter ioner normalt så nær hverandre som mulig. Avstanden mellom dem blir funnet ved å legge sammen radiene til de positive og negative ionene. I eksemplet kalsiumbromid, Ca2+ ioner utviser en radius på ca. 1,00 Ångstrøm og Br-ioner utviser en radius på ca. 1,96 Ångstrøm. Avstanden mellom kjernene deres er derfor 1,00 + 1,96 = 3,96 Ångstrøm.

Konverter avstanden mellom ionenes kjerner til måleenheter ved å multiplisere verdien i ångstrøm med 1 x 10-10. Fortsetter det forrige eksemplet, konverterer avstanden på 3,96 Ångstrøm til 3,96 x 10-10 meter.

Ved å bruke de tidligere oppnådde verdiene for kalsiumbromid og bruke 8,99 x 109 som verdien for k gir F = (8,99 x 109) * (3,8 x 10-19) * (1,9 x 10-19) / (3,96 x 10-10)2. Under reglene for den vitenskapelige operasjonsrekkefølgen, må kvadratingen av avstanden først utføres, noe som gir F = (8,99 x 109) * (3,8 x 10-19) * (1,9 x 10-19) / (1,57 x 10-19). Å utføre multiplikasjonen og divisjonen gir deretter F = 4,1 x 10-9 Newton. Denne verdien representerer tiltrekningskraften mellom ionene.

Teachs.ru
  • Dele
instagram viewer