Av Jack Brubaker
Uppdaterad 24 mars 2022
När metaller och icke-metaller bildar föreningar, donerar metallatomer elektroner till icke-metallatomer. Metallatomerna blir positivt laddade joner, medan de icke-metalliska atomerna blir negativt laddade joner. Motsatta laddningar attraherar, ett förhållande som kvantifieras av Coulombs lag:
F =k \frac{q_1 q_2}{d^2}Här, F är attraktionskraften i Newton, q_1 och q_2 är jonladdningarna i coulombs, d är avståndet mellan jonernas kärnor i meter och k är Coulomb-konstanten (8,99 × 10 9 N·m²/C²).
Konsultera en tabell över vanliga joner för att bestämma laddningarna för de positiva och negativa arterna i föreningen. Kemiska formler listar katjonen först. Till exempel i kalciumbromid (CaBr2 ), kalcium är katjonen med en laddning på +2, medan brom är anjonen med en laddning på -1. Alltså q1 =2 och q2 =1 (i elementära laddningsenheter).
Multiplicera varje laddning med den elementära laddningen (1,602 × 10 –19 C). Kalciumjonen bär 2 × 1,602 × 10 –19 =3,204 × 10 –19 C, medan bromidjonen bär 1 × 1,602 × 10 –19 =1,602 × 10 –19 C.
Använd en tabell med jonradier för att hitta storleken på jonerna. I fasta ämnen upptar joner positioner som minimerar deras separation, så avståndet är lika med summan av radierna. För Ca 2+ (≈1,00 Å) och Br – (≈1,96 Å), kärnseparationen är 1,00 + 1,96 =3,96 Å.
Konvertera ångström till meter genom att multiplicera med 1 × 10 –10 . Således, 3,96 Å =3,96 × 10 –10 m.
Infoga värdena i Coulombs ekvation:
F =(8,99 × 10 9 ) × (3,204 × 10 –19 ) × (1,602 × 10 –19 ) ÷ (3,96 × 10 –10 ) 2Kvadra först avståndet:(3,96 × 10 –10 ) 2 =1,57 × 10 –19 m². Att utföra multiplikation och division ger F ≈ 4,1 × 10 –9 N. Detta är storleken på attraktionskraften mellan kalcium- och bromidjonerna i kristallgittret.
Vetenskaplig notation som 1,9 × 10 –19 betyder "en punkt nio gånger tio till den negativa nittonde potensen." Mata in dessa värden direkt i en vetenskaplig kalkylator med EE-knappen.
