Chemická vazba
Přihlásit se
Chemická vazba (2/6) · 7:32

Iontové vazby a Coulombův zákon Síla iontových vazeb souvisí s Coulombovým zákonem, který známe z fyziky.

Navazuje na Periodickou tabulku prvků.
Iontové vazby drží pohromadě iontové sloučeniny. Tudíž jde o síly, které přitahují kationty a anionty. Příkladem takové sloučeniny, kde se nachází iontové vazby, je chlorid sodný, nebo-li kuchyňská sůl. Zde máme obrázek několika pěkných krystalů chloridu sodného. To je něco, co můžete zkusit i doma. Můžete vzít jakoukoli sůl, rozpustit ji ve vodě a potom nechat vodu pomalu vypařit. A pokud budete mít štěstí, můžete získat podobně symetrické krystaly jako jsou zde. Pro mě osobně, je tvorba takovýchto krystalů jednou z nekrásnějších věcí, co si lze v chemii vyzkoušet. Pokud se kouknete na detailní strukturu těchto krystalů, můžete si všimnout, že jsou nádherně symetrické. Tato symetrie nám říká leccos o struktuře těchto sloučenin na molekulární úrovni. Když si přiblížíme tyto krystaly lze si představit... Vlastně si to ani nemusíme představovat. Můžeme se na to totiž podívat například pomocí rentgenová krystalografie, a tak si prohlédnout krystalovou mřížku a získat informace o tom, jak jsou ionty uspořádány v pevných látkách. Uspořádání iontů určuje mnoho vlastností těchto sloučenin. Z iontových vazeb a uspořádání krystalů tedy můžeme určit i rozpustnost dané sloučeniny. A ostatní vlastnosti jako bod tání nebo varu. A dokonce to může ovlivňovat i to, jak tvrdé dané soli jsou. Iontové vazby v chloridu sodném jsou vazby držící pospolu sodné a chloridové ionty. Tedy kladný sodný kation a záporný chlorid. Pevnost iontové vazby má původ v elektrostatických silách, které působí mezi ionty. Já budu elektrostatické síly zkracovat jako F s indexem e. Tyto síly působí mezi 2 nabitými částicemi a jsou rovny nějaké konstantě 'k' krát násobek 2 interagujících nábojů, děleno vzdáleností těchto nábojů na druhou. Tady q1 a q2 jsou náboje. V případě chloridu sodného budou q1 a q2... q1 může být 1+ od sodného iontu, a q2 může být 1-. od chloridového iontu. Ale můžeme to i obrátit, můžeme říct, že chlorid je q1 a sodík je q2, a vůbec to nezmění výsledek této rovnice. A potom 'r', je vzdálenost mezi ionty, kterou obvykle aproximujeme jako součet iontových poloměrů pro dané 2 ionty. Tato rovnice vyjadřuje Coulombův zákon kterým lze vysvětlit vlastnosti, které souvisí s pevností iontových vazeb. Příklad, který si dneska ukážeme bude o určování teploty tání. Podíváme se na nějaké teploty tání a pokusíme se je odvodit z různých proměnných v Coulombově zákoně. Takže jako první se podíváme na... První dvě sloučeniny, které porovnáme budou fluorid sodný a oxid hořečnatý. Fluorid sodný má teplotu tání 993 °C a oxid hořečnatý má teplotu tání 2852 °C. Podívejme se na další data o těchto sloučeninách. Když se podíváte na iontové poloměry, tak se ukáže, že ionty fluoridu sodného jsou od sebe podobně vzdáleny jako ionty u oxidu hořečnatého. Hodnoty nejsou zcela shodné, ale jsou velmi podobné. Takže pokud je 'r' přibližně stejné pro oba dva, potom bude rozdíl v teplotách tání spočívat jen v rozdílu jejich nábojů. Jelikož teplota tání určuje, jak moc energie je potřeba dodat pro přerušení vazeb v iontových sloučeninách, čekali bychom, že teplota tání poroste s rostoucím elektrostatickou silou. Jak se zvyšuje síla mezi ionty, očekáváme, že bude potřeba dodat více energie pro přerušení těchto vazeb. To uvidíme v tomto případě. V oxidu hořečnatém, když se podíváme na iontové náboje, má hořčík 2+ a kyslík 2-. Ve fluoridu sodném je sodík 1+ a fluór 1-. Takže můžeme předpokládat... Máme 'r' skoro stejné a q1 krát q2 je 4x větší v oxidu hořečnatém než ve fluoridu sodném. Takže q1 a q2, součin q1 a q2 je vyšší u oxidu hořečnatého, a proto můžeme čekat, že bod tání bude vyšší. Můžeme se také podívat na chlorid sodný proti fluoridu sodném. V tomto případě se podívejme na bod varu... Promiňte, na teplotu tání chloridu sodného, která je 801 °C. A teplota tání fluoridu sodného je, jak jsme řekli dříve, 993 °C. A tak tentokrát, náboje jsou stejné u obou našich iontů, q1 a q2 je 1+ pro sodík v obou dvou sloučeninách, a 1- pro chlorid a fluorid. Takže součin q1 a q2 je v obou případech stejný, ale protože jsme zaměnili fluoridový aniont za chloridový, zvětšili jsme tím i r. A zvýšení r ve jmenovateli způsobí, že elektrostatické síly se zmenší. Jinými slovy, když se r zmenší, jako v případě změny chloridu sodného na fluorid sodný, bod tání vzroste. Takže v každé dvojici má vyšší teplotu tání ta sloučenina, která má silnější elektrostatické síly. A to je buď kvůli vyššímu náboji, neboli většímu součinu q1 a q2, nebo menší vzdálenosti mezi danými ionty. Ukázali jsme si tedy pár příkladů, jak můžeme odvodit některé vlastnosti iontových sloučenin z velikosti elektrostatických sil mezi kationtem a aniontem pomocí Coulombova zákona.
video