Когда металлы и неметаллы образуют соединения, атомы металлов отдают электроны атомам неметаллов. Атомы металлов становятся положительными ионами из-за потери ими отрицательно заряженных электронов, а атомы неметаллов становятся отрицательными ионами. Ионы проявляют силы притяжения для ионов противоположного заряда - отсюда и пословица, что «противоположности притягиваются». Сила притяжения между противоположно заряженными ионами подчиняется закону Кулона: F = k * q1 * q2 / д2, где F представляет собой силу притяжения в Ньютонах, q1 и q2 представляет собой заряды двух ионов в кулонах, d представляет собой расстояние между ядрами ионов в метрах, а k представляет собой константу пропорциональности 8,99 x 109 Ньютон квадратных метров на квадратный кулон.
Обратитесь к таблице ионов, чтобы определить заряды положительных и отрицательных ионов в соединении. В химических формулах в первую очередь указывается положительный ион. В соединении бромид кальция или CaBr2Например, кальций представляет собой положительный ион и имеет заряд +2. Бром представляет собой отрицательный ион и имеет заряд -1. Следовательно, q
1 = 2 и q2 = 1 в уравнении закона Кулона.Преобразуйте заряды ионов в кулоны, умножив каждый заряд на 1,9 x 10.-19. Таким образом, ион кальция +2 имеет заряд 2 * 1,9 x 10-19 = 3,8 х 10-19 кулонов, а бром имеет заряд 1,9 х 10-19 кулоны.
Определите расстояние между ионами, обратившись к таблице ионных радиусов. Когда они образуют твердые тела, ионы обычно располагаются как можно ближе друг к другу. Расстояние между ними определяется сложением радиусов положительных и отрицательных ионов. В примере бромид кальция Ca2+ ионы имеют радиус около 1,00 ангстрем, а ионы Br- имеют радиус около 1,96 ангстрем. Следовательно, расстояние между их ядрами составляет 1,00 + 1,96 = 3,96 ангстрем.
Преобразуйте расстояние между ядрами ионов в метры, умножив значение в ангстремах на 1 x 10.-10. Продолжая предыдущий пример, расстояние 3,96 ангстрем преобразуется в 3,96 x 10-10 метров.
Используя ранее полученные значения для бромида кальция и используя 8,99 x 109 поскольку значение k дает F = (8,99 x 109) * (3,8 х 10-19) * (1,9 х 10-19) / (3,96 х 10-10)2. Согласно правилам научного порядка операций, сначала должно быть выполнено возведение расстояния в квадрат, что дает F = (8,99 x 109) * (3,8 х 10-19) * (1,9 х 10-19) / (1,57 х 10-19). Затем умножение и деление дает F = 4,1 x 10-9 Ньютоны. Это значение представляет силу притяжения между ионами.