Info

Tvorba jonskih jedinjenja egzotermno

Tvorba jonskih jedinjenja egzotermno

Jeste li se ikad zapitali zašto je stvaranje jonskih spojeva egzotermno? Brz odgovor je da je rezultirajući jonski spoj stabilniji od jona koji su ga stvorili. Dodatna energija iz jona oslobađa se kao toplina kada nastaju ionske veze. Kad se iz reakcije oslobodi više topline nego što je potrebno da se dogodi, reakcija je egzotermna.

Shvatite energiju jonskog povezivanja

Jonske veze formiraju se između dva atoma s velikom razlikom međusobne elektronegativnosti. Obično se radi o reakciji između metala i nemetala. Atomi su toliko reaktivni jer nemaju kompletne valentne elektronske ljuske. U ovoj vrsti veze, elektron iz jednog atoma u osnovi se donira drugom atomu da bi se ispunila njegova valentna elektronska ljuska. Atom koji "gubi" svoj elektron u vezi postaje stabilniji jer davanje elektrona rezultira ili ispunjenom ili napola ispunjenom valentnom školjkom. Početna nestabilnost je toliko velika za alkalne metale i alkalne zemlje da je potrebno malo energije za uklanjanje vanjskog elektrona (ili 2, za alkalne zemlje) da nastanu kationi. Halogeni, s druge strane, lako prihvaćaju elektrone da tvore anione. Iako su anioni stabilniji od atoma, još je bolje ako se dvije vrste elemenata mogu okupiti kako bi riješili svoj energetski problem. Tu se događa ionsko vezivanje.

Da biste zaista shvatili što se događa, razmislite o stvaranju natrijum-hlorida (kuhinjske soli) iz natrijuma i hlora. Ako uzimate gas natrijum metala i hlora, sol se formira u spektakularno egzotermnoj reakciji (kao u, nemojte to pokušavati kod kuće). Uravnotežena jonska hemijska jednadžba je:

2 Na (s) + Cl2 (g) → 2 NaCl

NaCl postoji kao kristalna rešetka iona natrija i hlora, gdje se dodatni elektron iz natrijum-atoma ispunjava u "rupi" potrebnoj za dovršavanje vanjske elektronske ljuske atoma klora. Sada svaki atom ima kompletan oktet elektrona. Sa energetskog stanovišta, to je izuzetno stabilna konfiguracija. Ako pomno proučite reakciju, mogli biste se zbuniti jer:

Gubitak elektrona iz elementa je uvijek endotermički (jer je potrebna energija za uklanjanje elektrona iz atoma.

Na → Na+ + 1 e- ΔH = 496 kJ / mol

Dok je dobitak elektrona nemetalom obično egzotermičan (energija se oslobađa kada nemetal dobije puni oktet).

Cl + 1 e- → Cl- ΔH = -349 kJ / mol

Dakle, ako jednostavno uradite matematiku, možete vidjeti da formiranje NaCl iz natrijuma i klora zapravo zahtijeva dodavanje 147 kJ / mol kako bi se atomi pretvorili u reaktivne ione. Ipak, znamo kako promatramo reakciju, oslobađa se neto energija. Šta se dešava?

Odgovor je da dodatna energija koja reakciju čini egzotermičnom je energija rešetke. Razlika u električnom naboju između jona natrijuma i hlora uzrokuje da se oni privuku jedni drugima i kreću se jedan prema drugom. Na kraju, suprotno nabijeni ioni tvore ionsku vezu jedan s drugim. Najstabilniji raspored svih iona je kristalna rešetka. Za razbijanje rešetke NaCl (energija rešetke) potrebno je 788 kJ / mol:

NaCl → Na+ + Cl- ΔHrešetke = +788 kJ / mol

Formiranje rešetke preokreće znak na entalpiji, pa je ΔH = -788 kJ po molu. Iako je za formiranje jona potrebno 147 kJ / mol, mnogo više energija se oslobađa formiranjem rešetki. Promjena neto entalpije je -641 kJ / mol. Tako je stvaranje ionske veze egzotermno. Energija rešetke takođe objašnjava zašto ionski spojevi imaju izuzetno visoke tačke topljenja.

Poliatomski ioni formiraju veze na gotovo isti način. Razlika je u tome što uzimate u obzir grupu atoma koja tvori taj kation i anion nego svaki pojedinačni atom.


Video, Sitemap-Video, Sitemap-Videos