Jonföreningar och...
29
Niklas Dahrén Jonföreningar och jonbindningar
Transcript of Jonföreningar och...
Niklas Dahrén
Jonföreningar och jonbindningar
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 SaltetnatriumkloridbeståraveB”oändligt”antalNa+ochCl-sombinderHllvarandraieBtredimensionelltmönstersomhelaHdenupprepas(kristallstruktur).VarjeNa+binderHll6styckenCl-ochtvärtom.Mellanjonernaförekommerdetjonbindningar.
H2OEnvaBenmolekylbeståraveBbestämtantalatomer,nämligen2väteatomeroch1syreatom.DessaatomersiBerbundnaHllvarandramedpolärakovalentabindningar.
Natriumklorid
Va.enmolekyl
Jonföreningar (salter) är uppbyggda av ett stort antal joner
ü Jonföreningar(salter):BeståraveB”oändligt”antalposiHvaochnegaHvajonersombinderHllvarandraieBtredimensionelltmönstersomhelaHdenupprepas(kristallstruktur).
ü Joner:AtomersomhartagituppelleravgivitvalenselektronerochdärmedblivitnegaHvtladdadejoner
(anjoner)ellerposiHvtladdadejoner(katjoner).DetfinnsävensammansaBajonersombeståravfleraatomer.
ü Katjonerochanjoner:KatjonerärposiHvtladdadejonermedananjonerärnegaHvtladdadejoner.KatjonerochanjoneraBraherasavvarandrasladdningarochdetuppstårdärmedjonbindningarmellanjonerna.
Jonbindning är en elektrostatisk attraktion
Posi4vajoner(katjoner)a.raherasavnega4vajoner(anjoner)ochnega4vajonera.raherasavposi4vajoner.De.askeriallariktningarPosi4vajonerärposi4vap.g.a.e.elektronundersko.(haravgivitenellerfleraelektroner).Nega4va
jonerärnega4vap.g.a.e.elektronöversko.(harupptagitenellerfleraelektroner).
+ - + +-
+ +
-
-
+ +- -
--
Vad menas med kristaller?
ü Kristaller:IenjonföreningbindsdeingåendejonernaHllvarandraieBtredimensionelltmönster
somhelaHdenupprepas(eB”oändligt”mönster”).ÄmnensombyggsupppådeBasäB,medenregelbundenstruktursomuppreparsigiallatredimensioner,kallasförkristaller.Förutomjonföreningarsåärmetaller,snöflingorochdiamanterexempelpåkristaller.
Atomer får ädelgasstruktur och lägre energi genom att omvandlas till joner
ü MetallatomerfårädelgasstrukturgenomaBavgesinavalenselektronerHllandraämnen.DeomvandlasdåHllposiHvtladdadejoner.
ü AtomerfrånickemetallernafårädelgasstrukturgenomaBupptavalenselektronerfrånandraämnen.De
omvandlasdåHllnegaHvtladdadejoner.ü Posi@vtladdadejonerochnega@vtladdadejoneraBraherasavvarandrasladdningarochkommerdärför
skapastarkajonbindningarHllvarandra.NärdeBaskerfrigörsvärmeHllomgivningensamHdigtsomatomerna/jonernafårlägreenergi:
Na++F-Na+F-+Energi Na+ochF-bildarHllsammanssaltetnatriumfluoridNaF.Obs.Detärinteenbart1Na+och1F-somingårisaltetutaneBstortantalsombinderHllvarandraienkristallstruktur.
Na Na++e-
F+e- F-
Natriumavgersinvalenselektron,fårädelgasstrukturochblirenposiHvtladdadjon.
Fluorupptarenvalenselektron,fårädelgasstrukturochblirennegaHvtladdadjon.
Natriumklorid kan bildas genom att klorgas reagerar med natriummetall
Bildkälla:ByAntoniSalvà(Ownwork)[CCBY-SA3.0(hBp://creaHvecommons.org/licenses/by-sa/3.0)],viaWikimediaCommons
Cl2(g)+2Na(s)à2NaCl(s)
ü Klormolekylerna(igasform)kanreageramednatriumatomernainatriummetallenomdekrockarmedHllräckligthögfart.Varjekloratomkommerdå(p.g.a.högelektronegaHvitet)draåtsigenvalenselektronfrånennatriumatom(lågelektronegaHvitet)ochdetbildasdånegaHvakloridjonerochposiHvanatriumjonersomsedankanslåsigsammanochbildajonföreningennatriumklorid.
ü Ovanståendereak@onsformelvisarförhållandet(propor@onen)mellanantaletkloratomerochnatriumatomerochintedetfakHskaantalet(somegentligenärmycketstort).
e-
11+ 17+
Natriumharenvalenselektron…
Na Cl
…ochklorhar7valenselektroner.ClärbrapåaBaBraheraelektroner(högelektronegaHvitet)och”stjäl”natriumsvalenselektron.
Närdetskerfårbådaämnenaädelgasstruktur.
När klorgasmolekyler krockar med natriumatomer sker en elektronöverföring
NatriumatomenblirdåposiHvtladdad(posiHvjon)medankloratomenblirnegaHvtladdad(negaHvjon).
11+ 17+
ü Deposi@vanatriumjonernaochdenega@vakloridjonernakommernuaBraherasavvarandrasladdningarochdetuppstårdärmedjonbindningarmellanjonerna(elektrostaHskaBrakHon).Jonbindningarärstarkaochstabilabindningar.Närjonbindningaruppkommerminskarelektronernasenergi(ochdärmedatomernas/jonernasenergi)vilketärenvikHgdrivkragföruppkomstenavdessabindningar.
+ -
ü Jonförening/salt:Denföreningsomuppstårkallasfören”jonförening”eller”salt”.DetärdockvikHgtaBförståaBenjonföreningellereBsaltinteenbartbestårav1posiHvjonoch1negaHvjonsombinderHllvarandrautanaveBstortantaljonersomsiBerbundnaHllvarandraieBspecielltochregelbundettredimensionelltmönster(kallasförensaltkristall).
Cl-Na+
Natriumklorid är namnet på vanligt bordssalt
Bildkälla:ByBruceBlaus(Ownwork)[CCBY3.0(hBp://creaHvecommons.org/licenses/by/3.0)],viaWikimediaCommons
ü Ivanligtbordssalt(natriumklorid)ärvarjeposiHvnatriumjonomgivenavsexnegaHvakloridjonerochtvärtom.EBlitetsaltkornkaninnehållaomkring1020jonerieBsådantkristallmönster.
ü Saltkristallerärall@delektrisktneutralavilketinnebäraNdetfinnslikamycketposiHvsomnegaHvladdning.Omdetskullevarameravenvisstypavladdning(t.ex.mernegaHvladdningänposiHv)såskullekristallstrukturensprickasönderp.g.a.aBlikaladdningarrepellerarvarandra.
ü NaClärdenkemiskabeteckningenpåvanligtsalt:Natriumjonerharladdningen+1ochkloridjonerhar
laddningen-1vilketinnebäraBdetisaltetnatriumkloridfinnslikamånganatrium-ochkloridjoner.Förhållandetmellandessaärdärför1:1ochdäravblirformeln;NaCl.NaClbetyderalltsåinteaBdetenbartfinns1natriumjonoch1kloridjonutandetinnebäraBdetfinnslikamångaavdessa.
Jonföreningar är uppbyggda av metaller och ickemetaller
ü Deposi@vajonernaisaltetärjonersomharbildatsavmetaller.Metallatomerharfåvalenselektroneroch
lågelektronegaHvitetochavgerdärförsinavalenselektronerrelaHvtläB.MetallerbildaralltsårelaHvtläBposiHvajoner.
ü Denega@vajonernaisaltetärjonersomharbildatsavickemetaller.AtomeravickemetallerharmångavalenselektronerochhögelektronegaHvitetochupptardärförvalenselektronerfrånandraämnenrelaHvtläB.IckemetallerbildaralltsånegaHvajonerrelaHvtläB(framföralltickemetallernalångtHllhögeridetperiodiskasystemet).
Metallennatriumharreageratmedickemetallenklorochbildatsaltetnatriumklorid.
Metaller och ickemetaller bildar jonföreningar
Li+
Na+
Be2+
Mg2+
Metaller:AvgervalenselektronerochbildarposiHvajonerp.g.a.lågelektronegaHvitetochfåvalenselektroner.+1
+2 +3 -3 -2 -1+4H+
K+
Cs+
Rb+
Fr+
Ca2+
Sr2+
Ba2+
Ra2+
Al3+
N3- O2- F-
Cl-
Br-
I-
S2-
H-
Ickemetaller:UpptarvalenselektronerochbildarnegaHvajonerp.g.a.högelektronegaHvitetochmångavalenselektroner.
Atomjonernas namn ü Atomjoner:Jonersombildasavenendaatomkallasatomjoner.ü Posi@vtladdadeatomjonerharsammanamnsomrespekHvegrundämnemedHllägget-jon.ü Nega@vtladdadeatomjonerharallHdändelsen-id,ogakoppladHllrespekHvegrundämnesvetenskapliga
namn.
GRUPP1 GRUPP2 GRUPP13 GRUPP14 GRUPP15 GRUPP16 GRUPP17
H+vätejonH-hydridjon
Be2+berylliumjon
N3-nitridjon
O2-oxidjon
F-fluoridjon
Li+liHumjon
Mg2+magnesiumjon
Al3+aluminiumjon
S2-sulfidjon
Cl-kloridjon
Na+natriumjon
Ca2+kalciumjon
Br-bromidjon
K+kaliumjon
Sr2+stronHumjon
I-jodidjon
Rb+rubidiumjon
Ba2+bariumjon
Sammansatta joner
ü SammansaNajoner:FörutomatomjonerfinnsdetsammansaBajoner.Dessabeståravminst2atomer.TillsammanshardessaatomereBelektronunderskoB(posiHvtladdade)ellereBelektronöverskoB(negaHvtladdade).
ü ENexempelärkarbonatjonensominnehållerenkolatomochtresyreatomerochHllsammanshar2elektronermeränvad1kolatomoch3syreatomerharHllsammansivanligafall.
ü Itabellen@llhögerfinnsnamnochformlerförnågravikHgasammansaBajoner.NamnpåsammansaBajonermednegaHvladdninginnehållerogaändelsen-id,-ateller-it.
SammansaNajonerHydroxidjonCyanidjonSulfatjonSulfitjonNitratjonNitritjonKarbonatjonFosfatjonAmmoniumjon
-OH-CN-24SO-23SO-3NO-2NO-23CO-34PO+4NH
CO32-
Namngivning av olika jonföreningar (salter)
ü Exempel:Namngedetsaltsombildasavkloridjonerochmagnesiumjoner1. Tabortändelsen”-jon”fråndebådajonerna;kloridochmagnesium.2. SkrivdenposiHvajonenförstochdennegaHvajonensist;magnesiumklorid.
ü Exempel:Namngedenjonföreningsombildasnärkalciumreagerarmedfluorgas.1. LäggHlländelsen”-id”pådetämnesomkommerbildadennegaHvajonen;fluorid.2. SkrivdenposiHvajonenförstochdennegaHvajonensist;kalciumfluorid.
Skriva formler för olika jonföreningar
+ -+-
++
--+--
+ +-+ -+
-
ü NeNoladdningenienjonföreningskaallHdvaranoll!OmdetärförmycketposiHvladdningjämförtmednegaHvladdning(ellertvärtom)kommerjonföreningen(saltkristallen)aBsprickasönderegersomdetuppstårrepelleringmellanlikadanaladdningar.
AntaletposiHvaladdningarmåstevaralikamångasomantaletnegaHvaladdningarannarskommersaltkristallenaBgåsönder!
Kemisk beteckning på olika salter
ü Exempel:Hurskrivermannatriumklorid?1. Natriumkloridbeståravjonerna:Na+ochCl-2. AntaletposiHvaochnegaHvaladdningarskavaralikaienjonförening.Idethärfalletskaalltså
förhållandetmellanantaletNa+ochCl-vara1:1.3. Manskullekunnaskrivasåhär:Na+Cl-4. Ogastskrivermandocksåhär:NaCl
ü Exempel:Hurskrivermanmagnesiumklorid?
1. Magnesiumkloridbeståravmagnesiumjoner(Mg2+)ochkloridjoner(Cl-).2. FörhållandetmellanMg2+ochCl-skadärförvara1:2föraBneBoladdningenijonföreningenskabli0.3. Magnesiumklorid:Mg2+(Cl-)24. Ogastskrivermandocksåhär:MgCl2
Uppgift: Skriv den kemiska beteckningen på följande salter:
a) Magnesiumflourid
b) Kalciumklorid c) Natriumoxid
d) Magnesiumnitrid Svar:a) MgF2b) CaCl2c) Na2Od) Mg3N2
Jonföreningars (salters) egenskaper
ü Högasmält-ochkokpunkter:JonbindningarärmycketstarkabindningarsomlederHllhögasmält-ochkokpunkter.T.ex.harNaClensmältpunktpå801graderochenkokpunktpå1465grader.
ü Kanledaström:FöraBströmskakunnaledasvidaremåsteladdadeparHklarförflyBas.DessaparHklarkananHngenvaraelektronerellerjoner.Ienjonförening(salt)finnsdetjoner.JonernamåstedockvararörligaföraBkunnaledaström:
EBsaltifastformlederejström
EBsaltiflytandeformlederström
EBsaltlöstivaBenlederström
ü Jonföreningar(saltkristaller)ärspröda:DetinnebäraBdesprickerläB.
Jonföreningar (saltkristaller) är spröda och spricker ganska lätt
ü Omjonernaiensaltkristallförskjutsp.g.a.yNrepåverkankommerposiHvajonerhamnabredvidvarandrasamHdigtsomnegaHvajonerhamnarbredvidvarandra.Delikaladdningarnarepellerardåvarandra–ochkristallenspricker.Saltkristalleräralltsåintesärskiltformbara.
+ -+-
++
-
-+--
+ +-+
-+-1. 2. 3.
Metallkristaller är hållfasta och formbara ü MetallkristallerkanutsäNasföryNrepåverkanutanaBmetallkristallengårsönder.Imetallkristallen
uppstårnämligeningenrepelleringmellandeposiHvametalljonernanärlagrenavmetalljonerförskjutsegersomdetfinnsenmassafriaelektronermellanmetalljonernasomförhindraraBdetuppstår.ElektronernasnegaHvaladdninggöraaBmetalljonernaintekänneravvarandrasposiHvaladdningar.
ü Metallernasegenskaper:§ Hållfastaochformbara§ Lederström§ Metallglans
+ + ++ +
++
+++-
-
-
--
--
-
-- -- - ---- -
-
--
-- - -
- -
---- --
--
- -
-
-
-
-
-
--
--
-
-
-
-
---
---
--
- -
--
-
-
-
---- --
---- --
- - - - - - ---
--
-
--
--- -
-
- --
- --
-
-
- -
-
Joniseringsenergi ü Joniseringsenergi:DenenergisomkrävsföraBavlägsnaenelektronfrånenatom(detäriregel
valenselektronernasomavlägsnas)såaBatomenblirHllenjon.
ü Förstajoniseringsenergin:DenenergisomkrävsföraBavlägsnadenförstaelektronenfrånenatom.Dennaelektronavlägsnasfrånenoladdadatom.
ü Andrajoniseringsenergin:DenenergisomkrävsföraBtabortyBerligareenelektronfrånsammaatom.DetkrävsmerjoniseringsenergiföraBtabortyBerligareenelektronegersomdennaelektrontasbortfrånenladdadatom(atomenblevposiHvtladdadnärdenförstaelektronenavlägsnades).
ü Tredje,bärdeetc.joniseringsenergin:VarjeelektroniatomenkaniteorinavlägsnasomviHllsäBerHllräckligtmycketenergi.DenenergisomkrävsföraBavlägsnadentredjeelektronenkallasförtredjejoniseringsenerginetc.
ü Elektronega@vitetenpåverkarjoniseringsenergin:DetkrävsenhögrejoniseringsenergiföraBavlägsnaelektronerfrånämnenmedhögelektronegaHvitetjämförtmedämnensomharlågelektronegaHvitetegersomelektronernadåsiBerhårdarebundnaHllatomkärnan.
Uppgift: 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) Denökarp.g.a.högreneBoladdningsomhållerivalenselektronernablirkragigare.b) Denminskaregersomatomradienökar.
Vad händer när vi löser vanligt salt i vatten?
Vanligtsalt
NaCl
+
VaNen
H2O
Cl-Na+
Va.enmolekylerärdipolervilketinnebära.deharensidasomärliteposi4vtladdadochensidasomärlitenega4vtladdad.
Allasalterbeståravposi4vajonerochnega4vajonersombinder4llvarandramedjonbindningar.
Omviblandare.lä.lösligtsaltmedva.ensåkommerva.enmolekylernabrytajonbindningarnaochsjälvaskapabindningar(jon-dipolbindningar)4lljonerna.
NaCllöstiH2O
Saltlösning
En del salter är dock svårlösliga i vatten ü Ivissasalterbinderjonerna@llvarandramedväldigtstarkajonbindningarochdärförlösersigintesaltet
ivaBen.VaBenmolekylernaklararheltenkeltinteavaB”bryta”siginmellanjonernaochbrytajonbindningarna.DetkanävenvarasåaBvaBenmolekylernainte”vill”brytabindningenegersomvaBenmolekylernainteaBraherasHllräckligtavdeolikajonernautanbinderhellreHllandravaBenmolekyler.
NaCläreNläNlösligtsalt AgCläreNsvårlösligtsalt
Na+
Ag+Cl-
Na+
Cl-
Cl- Cl-Ag+
Ag+ Cl- Ag+Cl-
Cl-Na+
Omviblandare.lä.lösligtsaltmedva.enkommerva.en-molekylernaträngasiginisaltet,brytajonbindningarnaochsjälvaskapabindningar4lljonerna.Jonernaomringasavva.enmolekylerochseparerardärmeddessafrånvarandra.
Omviblandare.svårlösligtsaltmedva.ensåkommerva.enmolekylernainte”vilja”ellerintekunnaträngasiginisaltetochbrytajonbindningarna.Saltetlösersigdärförinteiva.net.
Cl-
Ag+Cl-
Fällningar kan uppstå när vi blandar två olika saltlösningar med varandra
ü Omviblandartvåolikasaltlösningarmedvarandra(därvarderasaltärkompleBupplöst)såkanjonernaideolikasaltlösningarnaskapanyakombinaHonersåaBeBsvårlösligtsaltbildassom"fallerut”ilösningen(enfällning).NäreBsaltfällsutpådeBasäBfårsaltetenfastformegersomdetbildassaltkristallerilösningen.Närenfällningbildasblirlösningengrumligochiblandantardenocksåenvissfärg.
Lösningavsaltetnatriumklorid(NaCl)
Bildenvisarenfällningavsaltetsilverklorid(AgCl)ochfrianatrium-ochnitratjonersomärlöstaiva.net.
Na+
Lösningavsaltetsilvernitrat(AgNO3)
+NO3
-Ag+
NO3-
NO3-
NO3-
Ag+Ag+Ag+ Cl-Cl-
Cl-
Cl-Na+ Na+
Na+
LäNlösligtsalt LäNlösligtsalt
Svårlösligtsalt(fällning)
Jonföreningar
Harföljandeegenskaper:• Högsmältpunkt• Lederströmiflytande(ochilöst)form
• DeflestaärlösligaivaBen
Harkristallstruktur:• EB”oändligt”stortantaljonersombinderHllvarandraieBtredimensionelltmönstersomhelaHdenupprepas
Harjonbindning:• ElektrostaHskaBrakHonmellanolikladdadejoner
Äruppbyggdaavjoner:• PosiHvtladdadejoner(haravgivitelektroner)
• NegaHvtladdadejoner(harupptagitelektroner)
Översikt över jonföreningar
SegärnaflerfilmeravNiklasDahrén: hNp://www.youtube.com/Kemilek@oner
hNp://www.youtube.com/Medicinlek@oner
