Jak obliczyć siłę przyciągania między jonami?

Gdy metale i niemetale tworzą związki, atomy metali oddają elektrony atomom niemetali. 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 przeciwnym ładunku – stąd powiedzenie, że „przeciwieństwa się przyciągają”. Siła przyciągania między przeciwnie naładowanymi jonami jest zgodna z prawem Coulomba: F = k * q1 * q2 / d2, gdzie F reprezentuje siłę przyciągania w Newtonach, q1 i q2 reprezentuje ładunki dwóch jonów w kulombach, d reprezentuje odległość między jądrami jonów w metrach, a k jest stałą proporcjonalności 8,99 x 109 Newton metrów kwadratowych na kulomb kwadratowy.

Zapoznaj się z tabelą jonów, aby znaleźć ładunki jonów dodatnich i ujemnych w związku. We wzorach chemicznych, zgodnie z konwencją, najpierw należy wymienić jon dodatni. W związku bromek wapnia lub CaBr2, na przykład, wapń reprezentuje jon dodatni i wykazuje ładunek +2. Brom reprezentuje jon ujemny i ma ładunek -1. Dlatego q1 = 2 i q2 = 1 w równaniu prawa Coulomba.

Przekształć ładunki jonów na kulomby, 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 kulomby, a brom ma ładunek 1,9 x 10-19 kulomby.

Określ odległość między jonami, odwołując się do tabeli promieni jonowych. Kiedy tworzą ciała stałe, jony zwykle znajdują się tak blisko siebie, jak to możliwe. Odległość między nimi określa się sumując promienie jonów dodatnich i ujemnych. W przykładzie bromek wapnia Ca2+ jony mają 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 metry, mnożąc wartość w angstremach przez 1 x 10-10. Kontynuując poprzedni przykład, odległość 3,96 angstremów zamienia się na 3,96 x 10-10 metrów.

Stosując wcześniej uzyskane wartości dla bromku wapnia i stosując 8,99 x 109 jako wartość k daje F = (8,99 x 109) * (3,8x10-19) * (1,9 x 10-19) / (3,96 x 10-10)2. Zgodnie z zasadami naukowej kolejności działań, najpierw należy przeprowadzić kwadraturę odległości, co daje F = (8,99 x 109) * (3,8x10-19) * (1,9 x 10-19) / (1,57 x 10-19). Wykonanie mnożenia i dzielenia daje wtedy F = 4,1 x 10-9 Newtony. Ta wartość reprezentuje siłę przyciągania między jonami.

  • Dzielić
instagram viewer