Ionforbindelser består af positive og negative ioner. Ionerne holdes sammen af de stærke elektriske tiltrækninger, mellem de to forskellige ladninger, også kaldet ionbindinger. De positive ioner dannes af metaller som mister elektroner, og de negative ioner dannes af ikke-metaller som optager elektroner. Selvom ædelgasserne er ikke-metaler, har de allerede en stabil elektronkonfiguration, og danner derfor ikke forbindelser under normale forhold.
Egenskaber for ionforbindelser
De fysiske og kemiske egenskaber for en ionforbindelse, som for eksempel NaCl, er meget forskellig fra de oprindelige grundstoffers egenskaber. For eksempel for NaCl, er de oprindelige grundstoffer natrium, der er et blødt, skinnende metal, og chlor, der er en gulgrøn giftig gas. Men når de reagerer og danner positive og negative ioner, danner de almindeligt bordsalt, NaCl, et hårdt, hvidt, krystallinsk stof, som er vigtig i vores diæt.
I et krystal af NaCl, er de større Cl– ioner arrangeret i en tredimensionel struktur, i hvilken de mindre Na+ ioner optager pladsen mellem Cl– ionerne (se figur 6.1). I dette krystal, er hver Na+ ion omgivet af seks Cl– ioner, og hver Cl– ion er omgivet af seks Na+ ioner. Derfor, er der mange stærke tiltrækninger mellem modsat ladede ioner, hvilket redegør for ionforbindelsers høje smeltepunkter. For eksempel, har NaCl et smeltepunkt på 801 ºC. Ved stuetemperatur, er ionforbindelser faste stoffer.
Kemiske formler for ionforbindelser
Den kemiske formel for en forbindelse, repræsenteres af symbolerne for grundstofferne, antallet af hvert grundstof eller ion, angivet som det mindste hele tal med nedsænket skrift. I formlen for en ionforbindelse, er den ioniske ladning altid nul. Derfor, er det samlede antal af positive ladninger lig med, det samlede antal af negative ladninger. For eksempel, for at opnå en stabil elektronkonfiguration, mister et Na atom (metal) en af dens valenselektroner og danner Na+, og et Cl atom (ikke-metal) optager en elektron og danne en Cl– ion. Formlen NaCl indikerer, at forbindelsen har en ladningsligevægt fordi, der er en natriumion, Na+, for hver chloridion, Cl–. Selvom ionerne har ladninger, vises de ikke i formlen, NaCl, for selve forbindelsen.
Nedsænkede tal i formler
Kig på en forbindelse mellem magnesium og chlor. For at opnå en stabil elektronkonfiguration, mister et Mg atom (metal) to valenselektroner, og danner Mg2+. To Cl atomer (ikke-metaller). Optager hver en elektron, og danner to Cl– ioner. De to Cl– ioner er nødvendige, for at afbalancere den positive ladning af Mg2+. Dette giver formlen MgCl2, magnesiumchlorid, i hvilken det nedsænkede 2-tal viser, at det er nødvendigt med to Cl– ioner for at afbalancere den elektriske ladning.
Opstilling af ionformler fra ioniske ladninger
Tallene der er nedsænkede i formlen for en forbindelse, repræsenterer antallet af positive og negative ioner, som giver den totale ladning på nul. Derfor, kan vi nu opstille formler direkte, ud fra den ioniske ladning af de positive og negative ioner. I formlen for en ionforbindelse, skrives kationen fra et metal først, efterfulgt af anionen fra et ikke-metal. Antag, at du ønsker at skrive formlen for en ionforbindelse der indeholder Na+ og S2- ioner. For at afbalancere den ioniske ladning af S2- ionen, viser vi to Na+ ioner ved at skrive et nedsænket 2-tal i formlen. Dette giver formlen Na2S, hvilket har en samlet ladning på nul. Når der ikke er nogle nedsænkede tal ud for et symbol som for eksempel S i Na2S, antages det at være 1. Den gruppe af ioner der har det laveste antal af ionerne i en ionforbindelse, kaldes en formelenhed.
Konceptforståelse 6.3 |
Opstilling af formler fra ioniske ladningerFastslå ladning og opstil formlen for ionforbindelsen der dannes, når lithium og nitrogen reagerer. SvarLithium, der er et metal i gruppe 1A (1), danner Li+; nitrogen, der er et ikke-metal i gruppe 5A (15), danner N3-. Ladningen på 3- for N3-, afbalanceres af tre Li+ ioner: 3(1+)+(3-)=0 Kationen (den positive ion) skrives først, og anionen (den negative ion) bagefter, giver formlen Li3N. |