Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Sådan beregnes styrke af tiltrækning mellem Ions

Når metaller og nonmetals danner forbindelser, donerer metalatomerne elektroner til nonmetalatomer. Metalatomerne bliver positive ioner på grund af deres tab af negativt ladede elektroner, og de ikke-metalliske atomer bliver negative ioner. Ioner udviser attraktive kræfter for ioner af modsat ladning - dermed det ordsprog, som "modsætninger tiltrækker." Tiltrækningskraften mellem modsat ladede ioner følger Coulombs lov: F = k * q 1 * q 2 /d < sup> 2, hvor F repræsenterer attraktionskraften i Newtons, q 1 og q 2 repræsenterer ladningerne af de to ioner i coulombs, d repræsenterer afstanden mellem ionernes kerner i meter og k er en proportionalitetskonstant på 8,99 x 10 9 Newton kvadratmeter per firkantet coulomb.

Se en tabel af ioner for at finde ladningerne af de positive og negative ioner i forbindelsen. Kemiske formler, ved konventionen, lister først den positive ion. I forbindelsen calciumbromid eller CaBr 2 repræsenterer calcium f.eks. Den positive ion og udviser en ladning på +2. Brom repræsenterer den negative ion og udviser en ladning på -1. Derfor er q 1 = 2 og q 2 = 1 i Coulombs lovlig ligning.

Konverter ladningerne på ionerne til coulombs ved at multiplicere hver ladning med 1,9 x 10 -19 . +2-calciumionen udviser derfor en ladning på 2 * 1,9 x 10 -19 = 3,8 x 10 -19 coulombs, og brom udviser en ladning på 1,9 x 10 -19 coulombs.

Bestem afstanden mellem ionerne ved at henvise til en tabel med ionradius. Når de danner faste stoffer, sidder ioner normalt så tæt på hinanden som muligt. Afstanden imellem dem findes ved at sammenføje radierne af de positive og negative ioner. I eksemplet kalciumbromid udviser Ca 2 + ioner en radius på ca. 1,00 Ångstrøm, og Brioner udviser en radius på ca. 1,96 Ångstrøm. Afstanden mellem deres kerne er derfor 1,00 + 1,96 = 3,96 angstromer.

Konverter afstanden mellem ionernes kerner til enheder af målere ved at gange værdien i angstromer med 1 x 10 -10. Fortsat det foregående eksempel omdannes afstanden til 3,96 angstromer til 3,96 x 10 -10 meter.

Beregn tiltrækningskraften ifølge F = k * q 1 * q 2 /d 2.

Brug af de tidligere opnåede værdier for calciumbromid og ved anvendelse af 8.99 x 10 9 som værdien for k giver F = (8.99 x 10 9) * x 10 -19) * (1,9 x 10 -19) /(3,96 x 10 -10) 2. I henhold til reglerne for den videnskabelige rækkefølge skal afstanden kvadrateres først, hvilket giver F = (8,99 x 10 9) * (3,8 x 10 -19) * (1,9 x 10 -19) /(1,57 x 10 -19). Udførelse af multiplikation og division giver derefter F = 4,1 x 10 -9 Newtons. Denne værdi repræsenterer tiltrædelseskraften mellem ionerne.

TL; DR (for lang, ikke læst)

Tall som 1.9 x 10 -19 repræsenterer videnskabelig notation. I dette tilfælde læses nummeret som "et punkt ni gange ti til negativ negativ effekt". Du kan nemt indtaste disse værdier i en videnskabelig regnemaskine ved hjælp af den videnskabelige noteringsknap, som normalt er mærket EE.