Thông tin

Sự hình thành các hợp chất ion tỏa nhiệt

Sự hình thành các hợp chất ion tỏa nhiệt



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Bạn đã bao giờ tự hỏi tại sao sự hình thành các hợp chất ion là tỏa nhiệt? Câu trả lời nhanh là hợp chất ion thu được ổn định hơn các ion tạo thành nó. Năng lượng tăng thêm từ các ion được giải phóng dưới dạng nhiệt khi liên kết ion hình thành. Khi nhiều nhiệt được giải phóng từ một phản ứng hơn mức cần thiết cho nó xảy ra, phản ứng đó tỏa nhiệt.

Hiểu được năng lượng của liên kết ion

Liên kết ion hình thành giữa hai nguyên tử có độ chênh lệch độ âm lớn giữa nhau. Thông thường, đây là một phản ứng giữa kim loại và phi kim. Các nguyên tử rất dễ phản ứng vì chúng không có vỏ electron hóa trị hoàn chỉnh. Trong loại liên kết này, một electron từ một nguyên tử về cơ bản được tặng cho nguyên tử kia để lấp đầy lớp vỏ điện tử hóa trị của nó. Nguyên tử "mất" electron của nó trong liên kết trở nên ổn định hơn vì việc tặng electron dẫn đến lớp vỏ hóa trị chứa đầy hoặc một nửa. Sự không ổn định ban đầu là rất lớn đối với các kim loại kiềm và đất kiềm mà cần ít năng lượng để loại bỏ electron bên ngoài (hoặc 2, đối với đất kiềm) để tạo thành cation. Các halogen, mặt khác, sẵn sàng chấp nhận các electron để tạo thành anion. Trong khi các anion ổn định hơn các nguyên tử, sẽ tốt hơn nếu hai loại nguyên tố có thể kết hợp với nhau để giải quyết vấn đề năng lượng của chúng. Đây là nơi xảy ra liên kết ion.

Để thực sự hiểu những gì đang xảy ra, hãy xem xét sự hình thành natri clorua (muối ăn) từ natri và clo. Nếu bạn sử dụng kim loại natri và khí clo, muối sẽ tạo thành phản ứng tỏa nhiệt ngoạn mục (như trong, đừng thử điều này ở nhà). Phương trình hóa học ion cân bằng là:

2 Na (s) + Cl2 (g) → 2 NaCl (s)

NaCl tồn tại dưới dạng một mạng tinh thể gồm các ion natri và clo, trong đó các electron phụ từ một nguyên tử natri lấp đầy trong "lỗ" cần thiết để hoàn thành lớp vỏ điện tử bên ngoài của nguyên tử clo. Bây giờ, mỗi nguyên tử có một octet electron hoàn chỉnh. Từ quan điểm năng lượng, đây là một cấu hình rất ổn định. Kiểm tra phản ứng kỹ hơn, bạn có thể bị nhầm lẫn vì:

Việc mất electron từ một nguyên tố luôn luôn là nhiệt nội (vì năng lượng là cần thiết để loại bỏ electron khỏi nguyên tử.

Na → Na+ + 1 đ- H = 496 kJ / mol

Trong khi mức tăng của electron bằng một phi kim thường tỏa nhiệt (năng lượng được giải phóng khi phi kim đạt được một octet đầy đủ).

Cl + 1 đ- → Cl- H = -349 kJ / mol

Vì vậy, nếu bạn chỉ đơn giản là làm toán, bạn có thể thấy việc tạo NaCl từ natri và clo thực sự đòi hỏi phải bổ sung 147 kJ / mol để biến các nguyên tử thành các ion phản ứng. Tuy nhiên, chúng ta biết từ việc quan sát phản ứng, năng lượng ròng được giải phóng. Chuyện gì đang xảy ra vậy?

Câu trả lời là năng lượng phụ làm cho phản ứng tỏa nhiệt là năng lượng mạng. Sự khác biệt về điện tích giữa các ion natri và clo khiến chúng bị hút vào nhau và di chuyển về phía nhau. Cuối cùng, các ion tích điện trái dấu tạo thành liên kết ion với nhau. Sự sắp xếp ổn định nhất của tất cả các ion là một mạng tinh thể. Để phá vỡ mạng NaCl (năng lượng mạng) cần 788 kJ / mol:

NaCl (s) → Na+ + Cl- ΔHlưới = +788 kJ / mol

Hình thành mạng tinh thể đảo ngược dấu hiệu trên entanpy, do đó H = -788 kJ mỗi mol. Vì vậy, mặc dù phải mất 147 kJ / mol để tạo thành các ion, nhiều hơn nữa năng lượng được giải phóng bởi sự hình thành mạng tinh thể. Sự thay đổi entanpi ròng là -641 kJ / mol. Do đó, sự hình thành liên kết ion là tỏa nhiệt. Năng lượng mạng cũng giải thích tại sao các hợp chất ion có xu hướng có điểm nóng chảy cực cao.

Các ion polyatomic hình thành liên kết theo nhiều cách giống nhau. Sự khác biệt là bạn xem xét nhóm các nguyên tử hình thành cation và anion hơn là từng nguyên tử riêng lẻ.


Video, Sitemap-Video, Sitemap-Videos