jonföreningar och jonbindningar - del...
TRANSCRIPT
Niklas Dahrén
Jonföreningar och jonbindningar – del 1
InnehållDel1:o Hurjonföreningarbildas/framställs.o Hurjonföreningaräruppbyggda(kristallstruktur).o Jonbindning.o Huratomernasradiepåverkasvidjonisering.o Joniseringsenergi.
Del2:o Atomjonernasnamno Namngivningavolikajonföreningar.o Hurmanskriverdenkemiskabeteckningen/formelnförolikajonföreningar.o Sammansattajoner.o Jonföreningarnasegenskaper.o Löslighetivatten.o Utfällningar/fällningar.
Indelning av kemiska bindningar
Kemiskabindningar
Jonbindning Bindningarmellanjonernaienjonförening(salt)
Metallbindning Bindningarmellanmetallatomernaienmetall
Kovalentabindningar Bindningarmellanatomernaienmolekyl
Intermolekylärabindningar
Bindningarmellanolikamolekyler
Bindningarmellanjonerochmolekyler
Bindningarmellanolikadelaristoramolekyler
Kemiska föreningar kan delas in i 3 huvudtyper
Kemiskaföreningar
Jonföreningar Molekylföreningar Övrigaföreningar(metallorganiska,legeringaretc.)
Jämförelse mellan en jonförening och en molekylförening
Jonförening(salt):
Molekylförening:
NaCl Saltetnatriumkloridbeståravett”oändligt”antalNa+ ochCl- sombindertillvarandraietttredimensionelltmönstersomhelatidenupprepas(kristallstruktur).VarjeNa+bindertill6styckenCl- ochtvärtom.Mellanjonernaförekommerdetjonbindningar.
H2OEnvattenmolekylbeståravettbestämtantalatomer,nämligen2väteatomeroch1syreatom.Dessaatomersitterbundnatillvarandramedpolärakovalentabindningar.
Natriumklorid
Vattenmolekyl
Jonföreningar (salter) är uppbyggda av ett stort antal joner
ü Jonföreningar(salter):Beståravett”oändligt”antalpositivaochnegativajonersombindertillvarandraietttredimensionelltmönstersomhelatidenupprepas(kristallstruktur).
ü Joner:Atomersomhartagituppelleravgivitvalenselektronerochdärmedblivitnegativtladdadejoner(anjoner)ellerpositivtladdadejoner(katjoner).Detfinnsävensammansattajonersombeståravfleraatomer.
ü Katjonerochanjoner:Katjonerärpositivtladdadejonermedananjonerärnegativtladdadejoner.Katjonerochanjonerattraherasavvarandrasladdningarochdetuppstårdärmedjonbindningarmellanjonerna.
Jonbindning är en elektrostatisk attraktion
Positivajoner(katjoner)attraherasavnegativajoner(anjoner)ochnegativajonerattraherasavpositivajoner.Dettaskeriallariktningar.Positivajonerärpositivap.g.a.ettelektronunderskott(haravgivitenellerfleraelektroner).Negativa
jonerärnegativap.g.a.ettelektronöverskott(harupptagitenellerfleraelektroner).
+ - + +-
+ +
-
-
+ +- -
--
Vad menas med kristaller?
ü Kristaller:Ienjonföreningbindsdeingåendejonernatillvarandraietttredimensionelltmönstersomhelatidenupprepas(ett”oändligt”mönster”).Ämnensombyggsupppådettasätt kallasförkristaller.Förutomjonföreningarsåärmetaller,snöflingorochdiamanterexempelpåkristaller.
Atomer får ädelgasstruktur och lägre energi genom att bli joner och skapa jonbindningar
ü Metallatomer fårädelgasstrukturgenomattavgesinavalenselektronertillandraämnen.Deomvandlasdåtillpositivtladdadejoner.
ü Atomerfrånickemetallernafårädelgasstrukturgenomattupptavalenselektronerfrånandraämnen.Deomvandlasdåtillnegativtladdadejoner.
ü Positivtladdadejonerochnegativtladdadejonerattraherasavvarandrasladdningarochkommerdärförskapastarkajonbindningartillvarandra.Närdettaskerfrigörsvärmetillomgivningensamtidigtsomatomerna/jonernafårlägreenergi:
Na+ +Cl- Na+Cl- +EnergiNa+ ochCl- bildartillsammanssaltetnatriumklorid,NaCl.Obs.Detärinteenbart1Na+ och1Cl- somingårisaltetutanettstortantalsombindertillvarandraienkristallstruktur.
Na Na+ +e-
Cl +e- Cl-
Natriumavgersinvalenselektron,fårädelgasstrukturochblirenpositivtladdadjon.
Klorupptarenvalenselektron,fårädelgasstrukturochblirennegativtladdadjon.
Natriumklorid kan bildas genom att klorgas reagerar med natriummetall
Bildkälla:ByAntoniSalvà (Own work)[CCBY-SA3.0(http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)],viaWikimedia Commons
Cl2 (g)+2Na(s)à 2NaCl(s)
ü Klormolekylerna(igasform)kanreageramednatriumatomernainatriummetallenomdekrockarmedtillräckligthögfart.Varjekloratomkommerdå(p.g.a.högelektronegativitet)draåtsigenvalenselektronfrånennatriumatom(lågelektronegativitet)ochdetbildasdånegativakloridjonerochpositivanatriumjonersomsedankanslåsigsammanochbildajonföreningennatriumklorid.
ü Ovanståendereaktionsformelvisarförhållandet(proportionen)mellanantaletkloratomerochnatriumatomerochintedetfaktiskaantalet(somegentligenärmycketstort).
e-
11+ 17+
Natriumharenvalenselektron…
Na Cl
…ochklorhar7valenselektroner.Clärbrapåattattraheraelektroner(högelektronegativitet)och”stjäl”natriumsvalenselektron.
Närdetskerfårbådaämnenaädelgasstruktur.
När klorgasmolekyler krockar med natriumatomer sker en elektronöverföring
Natriumatomenblirdåpositivtladdad(positivjon)medankloratomenblirnegativtladdad(negativjon).
11+ 17+
ü Depositivanatriumjonernaochdenegativakloridjonernakommernuattraherasavvarandrasladdningarochdetuppstårdärmedjonbindningarmellanjonerna(elektrostatiskattraktion).Jonbindningarärstarkaochstabilabindningar.Närjonbindningaruppkommerminskarelektronernasenergi(ochdärmedatomernas/jonernasenergi)vilketärenviktigdrivkraftföruppkomstenavdessabindningar.
+ -
ü Jonförening/salt:Denföreningsomuppstårkallasfören”jonförening”eller”salt”.Detärdockviktigtattförståattenjonföreningellerettsaltinteenbartbestårav1positivjonoch1negativjonsombindertillvarandrautanavettstortantaljonersomsitterbundnatillvarandraiettspecielltochregelbundettredimensionelltmönster(kallasförensaltkristall).
Cl-Na+
Jonföreningar (salter) kan bildas/framställas på flera olika sätt
1. Metallreagerarmedickemetall:T.ex.kannatriumatomerienbitnatriummetallreageramedklorgassåattsaltetnatriumkloriduppkommer.Ireaktionenkommernatriumatomeravgeelektronertillkloratomerochvikommerfåettstortantalnatriumjoner(Na+)ochkloridjoner(Cl-)somgerupphovtillsaltetnatriumklorid.
2. Metallreagerarmedsyra:T.ex.kanmagnesiumatomerienbitmagnesiummetallreageramedsvavelsyra.Svavelsyraärenstarksyraochivattenlösningärsyrandärförfullständigtprotolyserad (allasvavelsyramolekylerharavgivittvåstyckenH+).Varjemagnesiumatom(lågelektronegativitet)avgerdå2valenselektronertillvätejonerna/protonerna(positivtladdade)vilketinnebärattdetbildasmagnesiumjonerochvätgas(vätejonernakanskapaenbindningmellanvarandratackvarede2elektronernaochdåuppstårenvätemolekyl).Magnesiumjonernakansedan,omvilåterlösningenindunsta(vattnetavdunstarochjonernablirkvar),slåsigsammanmedsulfatjonerna(somredanfinnsdär)ochbildasaltetmagnesiumsulfat.
Cl2 (g)+2Na(s)à 2NaCl(s)
Mg(s)+2H+ (aq) +SO42- (aq)à Mg2+(aq)+SO4
2- (aq)+H2(g)Svavelsyra Saltetmagnesiumsulfat
Jonföreningar (salter) kan bildas/framställas på flera olika sätt
3. Syrareagerarmedbas:Omviharensurlösning(ensyralöstivatten)såkanvineutraliseradengenomatttillsättaenbasisklösning(enbaslöstivatten).Detkommerdåbildasvattenochettsalt(löstajonersomefterindunstninggerupphovtillettsalt).T.ex.kanvitaensaltsyralösning(saltsyralöstivatten)ochblandadenmedennatriumhydroxidlösning(basennatriumhydroxidlöstivatten).Bådestarkasyrorochstarkabasergerupphovtillfriajonerivattenlösning.Vätejonerna(protonerna)fråndenstarkasyranslårsigsammanmedhydroxidjonernafrånbasenochbildarvatten.Kloridjonernafrånsyranochnatriumjonernafrånbasenger(efterindunstning)upphovtillsaltetnatriumklorid.
4. Utfällningsreaktion:Endelsalterärsvårlösligaivattenochdessasalterkanviframställagenomattblandatvåsaltlösningarsomvarderainnehållerettavdebådajonslagen.Jonernasomalltsåredanfinns”färdiga”slårdåihopsigmedvarandraochbildardetsvårlösligasaltet.Eftersomsaltetärsvårlösligtsåantardetfastformochen”utfällning”skerilösningen(lösningenblirp.g.a.dettagrumligochantariblandenvissfärg).
H+(aq) +Cl- (aq)+Na+ (aq)+OH- (aq) à Na+(aq)+Cl- (aq)+H2O(aq)Saltsyra Natriumhydroxid Saltetnatriumklorid(NaCl)
Metaller och ickemetaller bildar jonföreningar
Li+
Na+
Be2+
Mg2+
Metaller:Avgervalenselektronerochbildarpositivajonerp.g.a.lågelektronegativitetochfåvalenselektroner.+1
+2 +3 -3 -2 -1H+
K+
Cs+
Rb+
Fr+
Ca2+
Sr2+
Ba2+
Ra2+
N3- O2- F-
Cl-
Br-
I-
S2-
H-
Ickemetaller:Upptarvalenselektronerochbildarnegativajonerp.g.a.högelektronegativitetochmångavalenselektroner.
Al3+
Ga3+
Positivametalljoner+Negativaickemetalljonerà Jonförening
Uppgift 1: a) Vad händer med radien när magnesium joniseras?
b) Vad händer med radien när klor joniseras?
Svar:
a) Denminskareftersommagnesium”förlorar”ettskalnärdenavgersina2valenselektroner.
b) Denökarlitegranneftersomklorfår1extraelektronsomkommerrepelleradeandraelektronernalitegrann(elektronernaivalensskaletkommerdåtaupplitemerplats).
Uppgift 2: Vilket av följande ämnen har minst radie?
a) Na+
b) F
Svar:
Na+ harminstradie.
BådeNa+ ochFhar2skal.
Na+ hardockflerprotoneriatomkärnanvilketinnebärattvalensskaletdraslitenärmarekärnanhosNa+jämförtmedhosF.
Joniseringsenergiü Joniseringsenergi:Denenergisomkrävsförattavlägsnaenelektronfrånenatom(detäriregel
valenselektronernasomavlägsnas)såattatomenblirtillenjon.
ü Förstajoniseringsenergin:Denenergisomkrävsförattavlägsnadenförstaelektronenfrånenatom.Dennaelektronavlägsnasfrånenoladdadatom.
ü Andrajoniseringsenergin:Denenergisomkrävsföratttabortytterligareenelektronfrånsammaatom.Detkrävsmerjoniseringsenergiföratttabortytterligareenelektroneftersomdennaelektrontasbortfrånenladdadatom(atomenblevpositivtladdadnärdenförstaelektronenavlägsnades).
ü Tredje,fjärdeetc.joniseringsenergin:Varjeelektroniatomenkaniteorinavlägsnasomvitillsättertillräckligtmycketenergi.Denenergisomkrävsförattavlägsnadentredjeelektronenkallasförtredjejoniseringsenerginetc.
ü Elektronegativitetenpåverkarjoniseringsenergin:Detkrävsenhögrejoniseringsenergiförattavlägsnaelektronerfrånämnenmedhögelektronegativitetjämförtmedämnensomharlågelektronegativiteteftersomelektronernadåsitterhårdarebundnatillatomkärnan.
Uppgift 3: a) Hur ändras joniseringsenergin om man går nedåt i grupp 1?
b) Hur ändras joniseringsenergin om man går till höger i period 2?
Svar:
a) Denminskareftersomatomradienökar.Enökadatomradieinnebärattvalenselektronernaintekänneravatomkärnanlikabraochsläpperdärförlättare.
b) Denökarp.g.a.högrenettoladdning.Högrenettoladdninginnebärattvalenselektronernaattraherasmeravatomkärnanochdärförintesläpperlikalätt.
Uppgift 4: Hos magnesium är det en liten skillnad mellan den första och andra
joniseringsenergin. Däremot är det stor skillnad mellan den andra och den tredje joniseringsenergin. Varför då?
Svar:
Elektron1och2skabådalämnadettredjeskalet.Skillnadenärdärförintesåstormellanderasjoniseringsenergier.
Dentredjeelektronenskadäremotavgesfråndetandraskaletsomsitterbetydligtnärmareatomkärnanändettredjeskalet.Junärmareatomkärnandestohårdaresitterelektronernafast.
Nettoladdningen(effektivakärnladdningen)hosMg2+är+10(jämförtmed+2hosMg),eftersomdetinteärlikamångaelektronersomavskärmarvalenselektronernafrånatomkärnan,vilketytterligareförsvårarförden3:eelektronenattlämna.
Tillsistkanmanävennämnaattdentredjeelektronenskalämnaenjonsomharladdningen2+(denandraelektronenlämnarenjonsomenbartharladdningen1+).
Slutsats:Jonladdningenpå2+,denbetydligtmindreradienochenmyckethögnettoladdninginnebärattden3:eelektronensitterfastmyckethårt(myckethårdareänden2:aelektronen)ochdetkrävsdärförattmantillförmycketenergiförattfåelektronenattlossna.
Jonföreningar(salter)
Harföljandeegenskaper:•Högsmältpunkt.•Lederströmiflytandeochilöstform.•Mångaärlösligaivatten.
Harkristallstruktur:•Ett”oändligt”stortantaljonersombindertillvarandraietttredimensionelltmönstersomhelatidenupprepas.
Harjonbindning:•Elektrostatiskattraktionmellanolikladdadejoner(positivtresp.negativtladdadejoner).•Jonbindningenverkariallariktningar.
Kanbildas/framställasgenom:•Metallreagerarmedickemetall.•Metallreagerarmedsyra.•Syrareagerarmedbas.•Utfällningsreaktion.
Kemiskbeteckning/formel:•Positivajonenskrivsförst.•Antaletpositivaochnegativajonerskabalanserassåattnettoladdningenisaltetblir0.T.ex.MgCl2 ochNaCl.
Äruppbyggdaavjoner:•Positivtladdadejoner(haravgivitelektroner),kallasförkatjoner.•Negativtladdadejoner(harupptagitelektroner),kallasföranjoner.•Jonernakanvaraatomjonerellersammansattajoner.
Översikt över jonföreningar
SegärnaflerfilmeravNiklasDahrén:http://www.youtube.com/Kemilektionerhttp://www.youtube.com/Medicinlektioner