Come calcolare la forza di attrazione tra ioni

Come calcolare la forza di attrazione tra ioni

Quando i metalli e metalloidi formano composti, gli atomi di metallo donano elettroni agli atomi del metalloide. Gli atomi di metallo quindi assumono cariche positive a causa della loro perdita di elettroni negativamente caricati, e gli atomi del metalloide assumono cariche negative. Chimici si riferiscono ad atomi caricati come "ioni." Le forze di ioni esposizione attraente per ioni di carica opposta..--quindi l'Adagio che "gli opposti si attraggono". La forza di attrazione tra ioni di caricati opposta, o di repulsione tra ioni di carica come, segue la legge di Coulomb, espressa matematicamente come F = k q1 q2 / d ^ 2, dove F rappresenta la forza di attrazione in Newton, q1 e q2 rappresenta le accuse di due ioni in coulombs, d rappresenta la distanza tra i nuclei degli ioni in metri e k è una costante di proporzionalità di 8,99 x 10 ^ 9 Newton metri quadrati al quadrato coulomb.

Istruzioni

• Fare riferimento a una tabella di ioni per determinare le spese degli ioni positivi e negativi nel composto in questione. Formule chimiche, per convenzione, elencare gli ioni positivi prima. Nel bromuro di calcio composto, o CaBr2, ad esempio, il calcio rappresenta lo ione positivo ed esibisce una carica di + 2. Bromo rappresenta lo ione negativo ed esibisce una carica di -1. Di conseguenza, q1 = 2 e q2 = 1 nell'equazione di legge di Coulomb.

• Convertire le cariche sugli ioni in coulombs moltiplicando ogni carica per 1,9 x 10 ^ -19. Lo ione calcio + 2 di conseguenza presenta un costo di 2 1.9 x10 ^ -19 = 3,8 x 10 ^-19 Coulomb e bromo esibisce una carica di 1,9 x 10 ^-19 Coulomb.

• Determinare la distanza tra gli ioni facendo riferimento a una tabella di raggi ionici. Quando si formano solidi, gli ioni normalmente sedersi più vicino possibile tra loro. La distanza tra loro è pertanto determinata sommando i raggi degli ioni positivi e negativi. Il bromuro di calcio di esempio, ioni Ca2 + presentano un raggio di circa 1,00 angstroms e Br-ioni presentano un raggio di circa 1,96 Angstrom. La distanza tra i loro nuclei è pertanto 1,00 + 1.96 = 3,96 Angstrom.

• Convertire la distanza fra nuclei degli ioni a unità di metri moltiplicando il valore in Angstrom per 1 x 10 ^ -10. Continuando l'esempio precedente, la distanza di 3,96 angstroms converte a 3,96 x 10 ^-10 metri.

• Calcolare la forza di attrazione secondo F = k q1 q2 / d ^ 2. Utilizzando i valori ottenuti in precedenza per bromuro di calcio e 8,99 x 10 ^ 9 come dà il valore di k F = (8.99 x 10 ^ 9) (3,8 x 10 ^ -19) (1,9 x 10 ^ -19) / (3,96 x 10 ^ -10) ^ 2. Secondo le regole dell'ordine scientifico delle operazioni, la squadratura della distanza deve essere effettuata prima, che dà F = (8.99 x 10 ^ 9) (3,8 x 10 ^ -19) (1,9 x 10 ^ -19) / (1,57 x 10 ^ -19). Eseguendo le moltiplicazioni e divisioni poi dà F = 4.1 x 10 ^-9 Newton. Questo valore rappresenta la forza di attrazione tra gli ioni.

Consigli & Avvertenze

  • Numeri come 1,9 x 10 ^ -19 rappresentano la notazione scientifica. In questo caso, il numero di legge come "un punto nove volte dieci alla potenza XIX negativa." È possibile inserire facilmente questi valori in una calcolatrice scientifica utilizzando il pulsante di notazione scientifica, solitamente etichettato EE.