leerresultaten
- Ionische en moleculaire (covalente) verbindingen
- voorspel het type verbinding gevormd uit elementen op basis van hun locatie binnen het periodiek systeem
- bepaal formules voor eenvoudige ionverbindingen
in gewone chemische reacties, de kern van elk atoom (en dus de identiteit van het element) blijft ongewijzigd., Elektronen, echter, kunnen worden toegevoegd aan atomen door overdracht van andere atomen, verloren door overdracht aan andere atomen, of gedeeld met andere atomen. De overdracht en het delen van elektronen tussen atomen regelen de chemie van de elementen. Tijdens de vorming van sommige verbindingen, atomen winnen of verliezen elektronen, en vormen elektrisch geladen deeltjes genaamd ionen (figuur 1).
u kunt het periodiek systeem gebruiken om te voorspellen of een atoom een anion of een kation zal vormen, en u kunt vaak de lading van het resulterende ion voorspellen., Atomen van veel hoofdgroepmetalen verliezen genoeg elektronen om ze met hetzelfde aantal elektronen te verlaten als een atoom van het voorafgaande edelgas. Ter illustratie: een atoom van een alkalimetaal (groep 1) verliest een elektron en vormt een kation met een 1+ lading; een aardalkalimetaal (groep 2) verliest twee elektronen en vormt een kation met een 2+ lading, enzovoort. Bijvoorbeeld, een neutraal calciumatoom, met 20 protonen en 20 elektronen, verliest gemakkelijk twee elektronen. Dit resulteert in een kation met 20 protonen, 18 elektronen en een 2+ lading., Het heeft hetzelfde aantal elektronen als atomen van het voorafgaande edelgas, argon, en wordt gesymboliseerd \text{Ca}^{2+}. De naam van een metaalion is hetzelfde als de naam van het metaalatoom waaruit het ontstaat, dus \text{Ca}^{2+} wordt een calciumion genoemd.
wanneer atomen van niet-metalen elementen ionen vormen, krijgen ze over het algemeen genoeg elektronen om ze hetzelfde aantal elektronen te geven als een atoom van het volgende edelgas in het periodiek systeem. Atomen van groep 17 krijgen één elektron en vormen anionen met een 1− lading; atomen van groep 16 krijgen twee elektronen en vormen ionen met een 2-lading, enzovoort., Bijvoorbeeld, het neutrale broomatoom, met 35 protonen en 35 elektronen, kan één elektron verkrijgen om het van 36 elektronen te voorzien. Dit resulteert in een anion met 35 protonen, 36 elektronen en een 1− lading. Het heeft hetzelfde aantal elektronen als atomen van het volgende edelgas, krypton, en wordt gesymboliseerd \text{Br}^{-}. (Een bespreking van de theorie die de voorkeursstatus van edelgaselektronengetallen ondersteunt die in deze voorspellende regels voor ionenvorming wordt weerspiegeld, wordt in een latere module van deze tekst gegeven.,)
Noteer het nut van het periodiek systeem voor het voorspellen van de waarschijnlijke ionenvorming en lading (Figuur 2). Zich van uiterst links naar rechts op het periodiek systeem bewegen, hebben hoofdgroep-elementen de neiging kationen te vormen met een lading die gelijk is aan het groepsnummer. Dat wil zeggen, groep 1 elementen vormen 1 + ionen; groep 2 elementen vormen 2 + ionen, enzovoort. Elementen die van uiterst rechts naar links op het periodiek systeem bewegen, vormen vaak anionen met een negatieve lading die gelijk is aan het aantal groepen dat links van de edelgassen wordt verplaatst., Bijvoorbeeld, groep 17 elementen (een groep links van de edelgassen) vormen 1− ionen; groep 16 elementen (twee groepen links) vormen 2− ionen, enzovoort. Deze trend kan in veel gevallen als leidraad worden gebruikt, maar de voorspellende waarde neemt af wanneer men naar het midden van het periodiek systeem beweegt. In feite vertonen overgangsmetalen en sommige andere metalen vaak variabele ladingen die niet voorspelbaar zijn door hun locatie in de tabel. Koper kan bijvoorbeeld ionen vormen met een 1+ of 2 + lading, en ijzer kan ionen vormen met een 2+ of 3+ lading.
Figuur 2., Sommige elementen vertonen een regelmatig patroon van ionische lading wanneer ze ionen vormen.
Voorbeeld 1: Samenstelling van ionen
een ion dat voorkomt in sommige verbindingen die als anti-transpiratiemiddel worden gebruikt, bevat 13 protonen en 10 elektronen. Wat is het symbool?
Controleer uw leerproces
geef het symbool en de naam voor het ion met 34 protonen en 36 elektronen.
Voorbeeld 2: vorming van ionen
Magnesium en stikstof reageren om een ionverbinding te vormen. Voorspel wat een anion vormt, wat een kation vormt, en de ladingen van elk ion., Schrijf het symbool voor elk ion en noem ze op.
Controleer uw leerproces
aluminium en koolstof reageren om een ionische verbinding te vormen. Voorspel wat een anion vormt, wat een kation vormt, en de ladingen van elk ion., Schrijf het symbool voor elk ion en noem ze op.
de ionen die we tot nu toe hebben besproken worden monatomaire ionen genoemd, dat wil zeggen, het zijn ionen die uit slechts één atoom zijn gevormd. We vinden ook veel polyatomische ionen. Deze ionen, die als discrete eenheden fungeren, zijn elektrisch geladen moleculen (een groep gebonden atomen met een totale lading)., Enkele van de belangrijkste polyatomische ionen zijn vermeld in Tabel 1. Oxyanionen zijn polyatomische ionen die één of meer zuurstofatomen bevatten. Op dit punt in uw studie van de chemie, moet u onthouden van de namen, formules, en ladingen van de meest voorkomende polyatomische ionen. Omdat je ze herhaaldelijk zult gebruiken, zullen ze snel bekend worden.
de aard van de aantrekkelijke krachten die atomen of ionen samenhouden binnen een verbinding is de basis voor het classificeren van chemische binding. Wanneer elektronen worden overgedragen en ionen worden gevormd, ontstaan ionische bindingen., Ionische bindingen zijn elektrostatische krachten van aantrekking, dat wil zeggen de aantrekkelijke krachten ervaren tussen objecten van tegengestelde elektrische lading (in dit geval kationen en anionen). Wanneer elektronen worden “gedeeld” en moleculen vormen, ontstaan covalente bindingen. Covalente bindingen zijn de aantrekkelijke krachten tussen de positief geladen kernen van de gebonden atomen en een of meer paren elektronen die zich tussen de atomen bevinden. Verbindingen worden geclassificeerd als ionisch of moleculair (covalent) op basis van de bindingen aanwezig in hen.,
Ionverbindingen
wanneer een element dat bestaat uit atomen die gemakkelijk elektronen verliezen (een metaal) reageert met een element dat bestaat uit atomen die gemakkelijk elektronen verkrijgen (een niet-metaal), vindt gewoonlijk een overdracht van elektronen plaats, waarbij ionen worden geproduceerd. De verbinding die door deze overdracht wordt gevormd wordt gestabiliseerd door de elektrostatische aantrekkingen (ionenbindingen) tussen de ionen van tegenovergestelde lading huidig in de verbinding., Bijvoorbeeld, wanneer elk natriumatoom in een steekproef van natriummetaal (groep 1) één elektron opgeeft om een natriumkation, Na+ te vormen, en elk chlooratoom in een steekproef van chloorgas (groep 17) één elektron aanneemt om een chloride anion, Cl− te vormen, is de resulterende verbinding, NaCl, samengesteld uit natriumionen en chlorideionen in de verhouding van één na+ ion voor elk Cl− ion. Op dezelfde manier kan elk calciumatoom (groep 2) twee elektronen opgeven en één overdragen aan elk van twee chlooratomen om CaCl2 te vormen, dat bestaat uit Ca2+ en Cl− ionen in de verhouding van één Ca2+ ion tot twee Cl− ionen.,
een verbinding die ionen bevat en door ionenbindingen bij elkaar wordt gehouden, wordt een ionverbinding genoemd. Het periodiek systeem kan ons helpen om veel van de verbindingen die ionisch zijn te herkennen: wanneer een metaal wordt gecombineerd met een of meer niet-metalen, is de verbinding meestal ionisch. Deze richtlijn werkt goed voor het voorspellen van ionische samenstelling voor de meeste van de verbindingen die typisch in een inleidende scheikunde cursus worden aangetroffen. Het is echter niet altijd waar (bijvoorbeeld aluminiumchloride, AlCl3, is niet ionisch).
u kunt vaak ionverbindingen herkennen vanwege hun eigenschappen., Ionverbindingen zijn vaste stoffen die meestal smelten bij hoge temperaturen en koken bij nog hogere temperaturen. Bijvoorbeeld, natriumchloride smelt bij 801 °C en kookt bij 1413 °C. (ter vergelijking, de moleculaire verbinding water smelt bij 0 °C en kookt bij 100 °C.) In vaste vorm, een ionische verbinding is niet elektrisch geleidend omdat de ionen niet kunnen stromen (“elektriciteit” is de stroom van geladen deeltjes). Als het gesmolten is, kan het elektriciteit geleiden omdat de ionen vrij door de vloeistof kunnen bewegen (Figuur 3).
Figuur 3., Natriumchloride smelt bij 801 °C en geleidt elektriciteit wanneer gesmolten. (credit: modification of work by Mark Blaser and Matt Evans)
bekijk deze video om een mengsel van zouten te zien smelten en elektriciteit te geleiden. (Merk op dat de video geen vertelling heeft. U kunt toegang krijgen tot de audio beschrijving met behulp van de widget onder de video.)
u kunt het transcript voor de Audiobeschrijving van “geleidbaarheid gesmolten zout” hier bekijken (opent in een nieuw venster).,
In elke ionverbinding is het totale aantal positieve ladingen van de kationen gelijk aan het totale aantal negatieve ladingen van de anionen. Zo zijn ionverbindingen over het algemeen elektrisch neutraal, hoewel ze positieve en negatieve ionen bevatten. We kunnen deze observatie gebruiken om ons te helpen de formule van een ionische verbinding te schrijven. De formule van een ionische verbinding moet een verhouding van ionen zodanig hebben dat de aantallen positieve en negatieve ladingen gelijk zijn.,
Voorbeeld 3: het voorspellen van de formule van een ionische verbinding
de edelsteen saffier (Figuur 4) is meestal een verbinding van aluminium en zuurstof die aluminium kationen, Al3+, en zuurstofanionen, O2−bevat. Wat is de formule van deze verbinding?
Figuur 4. Hoewel zuiver aluminiumoxide kleurloos is, geven sporen van ijzer en titanium blauwe saffier zijn karakteristieke kleur., (credit: modification of work by Stanislav Doronenko)
Controleer uw leervermogen
voorspel de formule van de ionische verbinding die wordt gevormd tussen het natriumkation, Na+, en het sulfide−anion, S2 -.
ionische binding
ionische bindingen vormen zich tussen metalen en niet-metalen.
u kunt het transcript voor “Ionische Bonding introductie” hier bekijken (opent in een nieuw venster).
u kunt het transcript voor “Ionic Bonding Part 2” hier bekijken (opent in een nieuw venster).,
moleculaire verbindingen
veel verbindingen bevatten geen ionen, maar bestaan uitsluitend uit afzonderlijke, neutrale moleculen. Deze moleculaire samenstellingen (covalente samenstellingen) resulteren wanneer atomen, eerder dan overdracht (winst of verlies), elektronen delen. Covalente binding is een belangrijk en uitgebreid begrip in de chemie, en het zal in een latere module van deze tekst uitvoerig worden behandeld. We kunnen moleculaire verbindingen vaak identificeren op basis van hun fysische eigenschappen., Onder normale omstandigheden bestaan moleculaire verbindingen vaak als gassen, laagkokende vloeistoffen en laagsmeltende vaste stoffen, hoewel er veel belangrijke uitzonderingen bestaan.
waar ionverbindingen gewoonlijk worden gevormd wanneer een metaal en een niet-metalen combineren, worden covalente verbindingen meestal gevormd door een combinatie van niet-metalen. Zo kan het periodiek systeem ons helpen veel van de samenstellingen te herkennen die covalent zijn., Hoewel we de posities van de elementen van een verbinding in het periodiek systeem kunnen gebruiken om te voorspellen of het ionisch of covalent is op dit punt in onze studie van de chemie, moet u zich ervan bewust zijn dat dit een zeer simplistische benadering is die geen rekening houdt met een aantal interessante uitzonderingen. Grijstinten bestaan tussen ionische en moleculaire verbindingen, en daar leer je later meer over.,
Voorbeeld 5: het Voorspellen van het Type Binding in Verbindingen
te Voorspellen of de volgende stoffen zijn ionische of moleculaire:
- KI, het stof wordt gebruikt als een bron van jodium in keukenzout
- H2O2, de bleach-en ontsmettingsmiddel waterstofperoxide
- CHCl3, de verdoving chloroform
- Li2CO3, een bron van lithium in antidepressivum
de Belangrijkste Begrippen en Samenvatting
Metalen (met name in de groepen 1 en 2) hebben de neiging om te verliezen van het aantal elektronen dat zou ze met hetzelfde aantal elektronen als in de voorgaande edelgas in de periodieke tabel., Op deze manier wordt een positief geladen ion gevormd. Op dezelfde manier kunnen niet-metalen (vooral die in de groepen 16 en 17, en in mindere mate die in Groep 15) het aantal elektronen verkrijgen dat nodig is om atomen van hetzelfde aantal elektronen te voorzien als in het volgende edelgas in het periodiek systeem. Zo hebben niet-metalen de neiging om negatieve ionen te vormen. Positief geladen ionen worden kationen genoemd, en negatief geladen ionen worden anionen genoemd. Ionen kunnen monatomisch (met slechts één atoom) of polyatomisch (met meer dan één atoom) zijn.
verbindingen die ionen bevatten worden ionverbindingen genoemd., Ionverbindingen vormen zich in het algemeen uit metalen en niet-metalen. Verbindingen die geen ionen bevatten, maar in plaats daarvan bestaan uit atomen die stevig met elkaar verbonden zijn in moleculen (ongeladen groepen atomen die zich als één eenheid gedragen), worden covalente verbindingen genoemd. Covalente verbindingen vormen zich meestal uit twee niet-metalen., atomen van twee of meer verschillende elementen
ionische bond: elektrostatische krachten van aantrekking tussen de tegengesteld geladen ionen van een ionische verbinding
ionische verbinding: verbinding samengesteld van kationen en anionen gecombineerd in ratio ‘ s, waardoor een elektrisch neutrale stof
de moleculaire samenstelling: (ook covalente verbinding) samengesteld uit moleculen gevormd door atomen van twee of meer verschillende elementen
monatomic ion: ion bestaat uit een enkel atoom
oxyanion: polyatomic anion uit een centraal atoom gebonden aan zuurstof atomen
polyatomic ion: ion is samengesteld uit meer dan één atoom