Lorsque des métaux et métalloïdes forment des composés, les atomes métalliques donnent des électrons aux atomes non métalliques. Les atomes métalliques supposent donc des charges positives en raison de leur perte d'électrons chargés négativement, et les atomes non métalliques assument des charges négatives. Les chimistes se réfèrent à des atomes chargés comme Ions présentent des forces attractives pour les ions de charge opposée "ions." - D'où l'adage selon lequel ". Opposés attirent" La force d'attraction entre les ions de charge opposée, ou de répulsion entre ions comme chargée, suit Coulomb loi, exprimé mathématiquement comme F = k
q1 q2 / j ^ 2, où F représente la force d'attraction en Newtons, q1 et q2 représente les charges des deux ions en coulombs, d représente la distance entre les noyaux des ions en mètres et k est une constante de proportionnalité de 8,99 x 10 ^ 9 Newton mètres carrés par carré coulomb.
Instructions
1 Reportez-vous à une table d'ions pour déterminer les charges des ions positifs et négatifs dans le composé en question. Les formules chimiques, par convention, la liste de l'ion positif en premier. Dans le bromure de calcium composé, ou CaBr2, par exemple, le calcium représente l'ion positif et présente une charge de 2. Bromine représente l'ion négatif et présente une charge de -1. Par conséquent, q1 = 2 et q2 = 1 dans l'équation de la loi de Coulomb.
2 Convertir les charges sur les ions à coulombs en multipliant chaque charge de 1,9 x 10 ^ -19. L'ion +2 de calcium présente donc une charge de 2 * 1,9 x 10 ^ -19 = 3,8 x 10 ^ -19 coulombs, et le brome présente une charge de 1,9 x 10 ^ -19 coulombs.
3 Déterminer la distance entre les ions en se référant à une table des rayons ioniques. Quand ils forment des solides, les ions sont assis normalement proches les uns des autres que possible. La distance entre eux est donc déterminée en additionnant les rayons des ions positifs et négatifs. Dans l'exemple du bromure de calcium, les ions Ca2 + présentent un rayon d'environ 1,00 angströms et des ions Br- présentent un rayon d'environ 1,96 angstroms. La distance entre les noyaux est donc 1,00 + 1,96 = 3,96 angströms.
4 Convertir la distance entre les noyaux des ions d'unités de mètres en multipliant la valeur en angströms par 1 x 10 ^ -10. En reprenant l'exemple précédent, la distance de 3,96 angströms convertit à 3,96 x 10 ^ -10 mètres.
5 Calculer la force d'attraction en fonction de F = k q1 q2 / d ^ 2. En utilisant les valeurs obtenues précédemment pour le bromure de calcium et en utilisant 8,99 x 10 ^ 9 comme valeur de k donne F = (8,99 x 10 ^ 9) (3,8 x 10 ^ -19) (1,9 x 10 ^ -19) / (3,96 x 10 ^ -10) ^ 2. Selon les règles de l'ordre scientifique des opérations, la quadrature de la distance doit être effectuée en premier lieu , qui donne F = (8,99 x 10 ^ 9) (3,8 x 10 ^ -19) (1,9 x 10 ^ -19) / ( 1,57 x 10 ^ -19). Exécution de la multiplication et la division donne alors F = 4,1 x 10 ^ -9 Newtons. Cette valeur représente la force d'attraction entre les ions.
Conseils et avertissements
- Les nombres tels que 1,9 x 10 ^ -19 représentent la notation scientifique. Dans ce cas, le nombre se lit comme "un point neuf fois dix à la puissance du XIXe négatif." Vous pouvez facilement entrer ces valeurs dans une calculatrice scientifique en utilisant le bouton de notation scientifique, généralement marqué EE.