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Wenn Metalle und Nichtmetalle Verbindungen bilden, geben die Metallatome Elektronen an die Nichtmetallatome ab. Die Metallatome werden durch den Verlust negativ geladener Elektronen zu positiven Ionen, die Nichtmetallatome zu negativen Ionen. Ionen zeigen Anziehungskräfte für Ionen mit entgegengesetzter Ladung - daher das Sprichwort „Gegensätze ziehen sich an“. Die Anziehungskraft zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen folgt dem Coulombschen Gesetz: F = k * q1 * q2 / d2, wobei F die Anziehungskraft in Newton darstellt, q1 und q2 stellt die Ladungen der beiden Ionen in Coulomb dar, d stellt den Abstand zwischen den Ionenkernen in Metern dar und k ist eine Proportionalitätskonstante von 8,99 x 109 Newton-Quadratmeter pro Quadrat-Coulomb.
In einer Ionentabelle finden Sie die Ladungen der positiven und negativen Ionen in der Verbindung. Chemische Formeln listen üblicherweise zuerst das positive Ion auf. In der Verbindung Calciumbromid oder CaBr2Beispielsweise stellt das Calcium das positive Ion dar und weist eine Ladung von +2 auf. Brom steht für das negative Ion und weist eine Ladung von -1 auf. Daher ist q1 = 2 und q2 = 1 in der Coulombschen Gesetzgleichung.
Wandeln Sie die Ladungen der Ionen in Coulomb um, indem Sie jede Ladung mit 1,9 x 10 multiplizieren-19. Das +2 Calciumion weist daher eine Ladung von 2 · 1,9 · 10 auf-19 = 3,8 · 10-19 Coulombs und Brom weisen eine Ladung von 1,9 x 10 auf-19 Coulombs.
Bestimmen Sie den Abstand zwischen den Ionen anhand einer Tabelle mit Ionenradien. Wenn sie Feststoffe bilden, sitzen Ionen normalerweise so nah wie möglich beieinander. Der Abstand zwischen ihnen ergibt sich durch Addition der Radien der positiven und negativen Ionen. In dem Beispiel Calciumbromid, Ca.2+ Ionen weisen einen Radius von etwa 1,00 Angström auf und Br & supmin; -Ionen weisen einen Radius von etwa 1,96 Angström auf. Der Abstand zwischen ihren Kernen beträgt daher 1,00 + 1,96 = 3,96 Angström.
Berechnen Sie den Abstand zwischen den Ionenkernen in Einheiten von Metern, indem Sie den Wert in Angström mit 1 x 10 multiplizieren-10. In Fortsetzung des vorherigen Beispiels wird der Abstand von 3,96 Angström in 3,96 x 10 umgewandelt-10 meter.
Berechnen Sie die Anziehungskraft nach F = k * q1 * q2 / d2.
Verwenden Sie die zuvor erhaltenen Werte für Calciumbromid und verwenden Sie 8,99 x 109 als Wert für k ergibt sich F = (8,99 x 109) * (3,8 x 10-19) * (1,9 x 10-19) / (3,96 x 10-10)2. Nach den Regeln der wissenschaftlichen Operationsordnung muss zuerst die Quadratur der Distanz durchgeführt werden, was F = (8,99 x 10) ergibt9) * (3,8 x 10-19) * (1,9 x 10-19) / (1,57 x 10-19). Durch Multiplikation und Division ergibt sich dann F = 4,1 x 10-9 Newton. Dieser Wert repräsentiert die Anziehungskraft zwischen den Ionen.