V běžné chemické reakce, jádro každého atomu (a tedy i identity prvku) zůstává beze změny., Elektrony však mohou být přidány k atomům přenosem z jiných atomů, ztracených přenosem na jiné atomy nebo sdílených s jinými atomy. Přenos a sdílení elektronů mezi atomy řídí chemii prvků. Během tvorby některých sloučenin atomy získávají nebo ztrácejí elektrony a vytvářejí elektricky nabité částice nazývané ionty (Obrázek 1).

pomocí periodické tabulky můžete předpovědět, zda atom vytvoří anion nebo kation, a často můžete předpovědět náboj výsledného iontu., Atomy mnoha kovů hlavní skupiny ztrácejí dostatek elektronů, aby je zanechaly se stejným počtem elektronů jako atom předchozího ušlechtilého plynu. Pro ilustraci, atom alkalického kovu (skupina 1) ztrácí jeden elektron a tvoří kation s nábojem 1+; kov alkalických zemin (skupina 2) ztrácí dva elektrony a tvoří kation s nábojem 2+ atd. Například neutrální atom vápníku s 20 protony a 20 elektrony snadno ztrácí dva elektrony. Výsledkem je kation s 20 protony, 18 elektrony a 2+ nábojem., Má stejný počet elektronů jako atomy předchozího ušlechtilého plynu, argonu, a je symbolizován \ text{Ca}^{2+}. Název kovového iontu je stejný jako název atomu kovu, ze kterého se tvoří, takže \text{Ca}^{2+} se nazývá iont vápníku.

Když se atomy nekovových prvků formě iontů, obvykle získat dostatek elektronů, aby jim stejný počet elektronů jako atom příští vzácných plynů v periodické tabulce. Atomy skupina 17 získat jeden elektron a tvoří anionty s 1− poplatek; atomy skupina 16 získání dvou elektronů a tvoří ionty s 2− náboj, a tak dále., Například neutrální atom bromu s 35 protony a 35 elektrony může získat jeden elektron, který mu poskytne 36 elektronů. Výsledkem je anion s 35 protony, 36 elektrony a 1 nábojem. Má stejný počet elektronů jako atomy dalšího ušlechtilého plynu, krypton, a je symbolizován \ text{Br}^{ -}. (Diskuse o teorii podporuje přednostní postavení vzácných plynů elektronové čísla odráží v těchto prediktivní pravidla pro vytváření iontů je uveden v pozdější modul tohoto textu.,)

všimněte si užitečnosti periodické tabulky při předpovídání pravděpodobné tvorby a náboje iontů (Obrázek 2). Pohybující se zleva doprava v periodické tabulce mají prvky hlavní skupiny tendenci tvořit kationty s nábojem rovným číslu skupiny. To znamená, že prvky skupiny 1 tvoří 1+ ionty; prvky skupiny 2 tvoří 2+ ionty a tak dále. Pohybující se zprava doleva na periodické tabulce, prvky často tvoří anionty se záporným nábojem rovnajícím se počtu skupin přesunutých vlevo od vzácných plynů., Například skupina 17 prvků (jedna skupina vlevo od vzácných plynů) tvoří 1− ionty; skupina 16 prvků (dvě skupiny vlevo) tvoří 2− ionty a tak dále. Tento trend lze v mnoha případech použít jako vodítko, ale jeho prediktivní hodnota klesá při pohybu směrem ke středu periodické tabulky. Ve skutečnosti přechodové kovy a některé další kovy často vykazují variabilní náboje, které nejsou předvídatelné jejich umístěním v tabulce. Například měď může vytvářet ionty s nábojem 1+ nebo 2+ a železo může vytvářet ionty s nábojem 2+ nebo 3+.

Obrázek 2., Některé prvky vykazují pravidelný vzor iontového náboje, když tvoří ionty.

ionty, o kterých jsme dosud diskutovali, se nazývají monatomické ionty, to znamená, že jsou ionty tvořené pouze z jednoho atomu. Najdeme také mnoho polyatomických iontů. Tyto ionty, které působí jako diskrétní jednotky, jsou elektricky nabité molekuly (skupina vázaných atomů s celkovým nábojem)., Některé z důležitějších polyatomických iontů jsou uvedeny v tabulce 1. Oxyaniony jsou polyatomické ionty, které obsahují jeden nebo více atomů kyslíku. V tomto okamžiku ve studiu chemie byste si měli zapamatovat jména, vzorce a náboje nejběžnějších polyatomických iontů. Protože je budete používat opakovaně, brzy se seznámí.

povaha atraktivních sil, které drží atomy nebo ionty dohromady ve sloučenině, je základem pro klasifikaci chemické vazby. Když jsou elektrony přenášeny a ionty se tvoří, výsledkem jsou iontové vazby., Iontové vazby jsou elektrostatické síly přitažlivosti, to znamená, že přitažlivé síly mezi zkušené objekty opačný elektrický náboj (v tomto případě kationty a anionty). Když jsou elektrony „sdíleny“ a molekuly se tvoří, výsledkem jsou kovalentní vazby. Kovalentní vazby jsou atraktivní síly mezi kladně nabitými jádry vázaných atomů a jedním nebo více páry elektronů, které se nacházejí mezi atomy. Sloučeniny jsou klasifikovány jako iontové nebo molekulární (kovalentní) na základě vazeb v nich přítomných.,

Iontové Sloučeniny

Když se prvek složený z atomů, které se snadno ztrácejí elektrony (kovový) reaguje se prvek složený z atomů, které se snadno získat elektrony (nekovový), přenos elektronů obvykle dochází, vytvářet ionty. Sloučenina tvořená tímto přenosem je stabilizována elektrostatickými atrakcemi (iontové vazby) mezi ionty opačného náboje přítomného ve sloučenině., Například, když se každý atom sodíku ve vzorku kovového sodíku (skupina 1) poskytuje jeden elektron k formě sodného kationtu Na+, a každý atom chloru ve vzorku plynný chlor (skupina 17) přijímá jeden elektron tvoří chloridový anion, Cl−, výsledná sloučenina NaCl se skládá iontů sodíku a chloridových iontů v poměru jeden Na+ iontů pro každou Cl− iontů. Podobně, každý atom vápníku (skupina 2) může se vzdát dvou elektronů a převádět jeden na každé ze dvou atomů chloru na formě CaCl2, který je složen z Ca2+ a Cl− ionty v poměru jedna Ca2+ iontů do dvou Cl− ionty.,

sloučenina, která obsahuje ionty a je držena pohromadě iontovými vazbami, se nazývá iontová sloučenina. Periodická tabulka nám může pomoci rozpoznat mnoho sloučenin, které jsou iontové: když je kov kombinován s jedním nebo více nekovů, je sloučenina obvykle iontová. Tento pokyn funguje dobře pro předpovídání tvorby iontových sloučenin pro většinu sloučenin, které se obvykle vyskytují v úvodním chemickém kurzu. Není to však vždy pravda (například chlorid hlinitý, AlCl3, není iontový).

iontové sloučeniny můžete často rozpoznat kvůli jejich vlastnostem., Iontové sloučeniny jsou pevné látky, které se obvykle taví při vysokých teplotách a vaří se při ještě vyšších teplotách. Například, chlorid sodný taje při 801 °C a vaří při 1413 °C. (pro srovnání, molekulární sloučenina voda taje při 0 °C a vře při 100 °C.) V pevné formě, iontová sloučenina není elektricky vodivé, protože jeho ionty jsou schopny tok („elektřina“ je tok nabitých částic). Při roztavení však může vést elektřinu, protože její ionty se mohou volně pohybovat kapalinou (obrázek 3).

obrázek 3., Chlorid sodný se roztaví při teplotě 801 °C a při roztavení vede elektřinu. (credit: změna práce Marka Blaser a Matt Evans)

v každé iontové sloučenině se celkový počet kladných nábojů kationtů rovná celkovému počtu záporných nábojů aniontů. Iontové sloučeniny jsou tedy celkově elektricky neutrální, i když obsahují pozitivní a negativní ionty. Můžeme použít toto pozorování, abychom nám pomohli napsat vzorec iontové sloučeniny. Vzorec iontové sloučeniny musí mít poměr iontů takový, že počty kladných a záporných nábojů jsou stejné.,

Příklad 3: Předpovídání Vzorec Iontové Sloučeniny

drahokam safír (Obrázek 4) je hlavně sloučeniny hliníku a kyslíku, které obsahuje hliníkové kationty, Al3+, kyslíku a aniontů O2−. Jaký je vzorec této sloučeniny?

obrázek 4. Ačkoli čistý oxid hlinitý je bezbarvý, stopové množství železa a titanu dává modrému safíru svou charakteristickou barvu., (credit: změna práce Stanislav Doronenko)

Řešení

Protože iontová sloučenina musí být elektricky neutrální, musí mít stejný počet kladných a záporných nábojů. Dva ionty hliníku, každý s nábojem 3+, by nám dal šest kladných nábojů a tři ionty oxidu, každý s nábojem 2−, by nám dal šest záporných nábojů. Vzorec by byl Al2O3.,

Zkontrolujte, zda Vaše Učení

Předvídat vzorec iontové sloučeniny tvořené mezi sodný kation, Na+, a sulfid anion, S2−.

Řešení

Na2S

molekulární sloučeniny

mnoho sloučenin neobsahuje ionty, ale místo toho se skládá pouze z diskrétních neutrálních molekul. Tyto molekulární sloučeniny (kovalentní sloučeniny) výsledek, kdy atomy sdílejí, spíše než přenos (zisk nebo ztrátu), elektrony. Kovalentní lepení je důležitým a rozsáhlým konceptem v chemii a bude podrobně zpracováno v pozdějším modulu tohoto textu. Molekulární sloučeniny můžeme často identifikovat na základě jejich fyzikálních vlastností., Za normálních podmínek často existují molekulární sloučeniny jako plyny, nízkovroucí kapaliny a nízko tavící pevné látky, i když existuje mnoho důležitých výjimek.

zatímco iontové sloučeniny se obvykle vytvářejí, když kov a nekovový Kombajn, kovalentní sloučeniny jsou obvykle tvořeny kombinací nekovů. Periodická tabulka nám tedy může pomoci rozpoznat mnoho sloučenin, které jsou kovalentní., Zatímco můžeme použít pozice sloučeniny prvků v periodické tabulce předvídat, zda je iontové nebo kovalentní, v tomto bodě v našem studiu chemie, měli byste si být vědomi toho, že to je velmi zjednodušující přístup, který nebere v úvahu řadu zajímavých výjimek. Mezi iontovými a molekulárními sloučeninami existují odstíny šedé a o těch se dozvíte více později.,