Lotura ionikoak eztabaidatzen dituzten galdera-adibideak
Lotura ionikoa atomo batetik bestera elektroi bat edo gehiago transferitzean sortzen den lotura kimiko mota bat da, eta horren ondorioz karga kontrajarria duten bi ioi sortzen dira, eta ondoren elkar erakartzen dute. Lotura hau, oro har, metalen eta ez-metalen artean gertatzen da. Artikulu honetan, lotura ionikoekin lotutako adibideak eta eztabaidak aztertuko ditugu kontzeptu hau hobeto ulertzen laguntzeko.
Lotura ionikoen definizioa eta ezaugarriak
Lotura ionikoak atomoek elkarreragiten dutenean gertatzen dira konfigurazio elektroniko egonkorragoa lortzeko. Normalean, metal atomoek elektroiak galtzen dituzte gas noble konfigurazioa lortzeko, katioi positiboki kargatuak bihurtuz. Alderantziz, ez-metalen atomoek elektroiak irabazten dituzte anioi negatiboki kargatuak bihurtzeko. Lotura ionikoaren adibide ohikoa sodio kloruroa (NaCl) sodiotik (Na) eta klorotik (Cl) eratzea da.
Sodioak (Na) 2,8,1 konfigurazio elektronikoa du eta elektroi bat galtzeko joera du 2,8 konfigurazio egonkorra lortzeko. Bestalde, kloroak (Cl) 2,8,7 konfigurazio elektronikoa du eta elektroi bat onartzeko joera du 2,8,8 konfigurazio egonkorra lortzeko. Sodioak elektroi bat kloroari galtzen dionean, Na⁺ eta Cl⁻ ioiak sortzen dira, elkar erakartzen dutenak lotura ioniko bat osatzeko, NaCl gatza sortuz.
1. arazoaren adibidea: Lotura ionikoen eraketa NaCl-n
1. Galdera: Azaldu nola sortzen diren lotura ionikoak sodioaren (Na) eta kloroaren (Cl) artean.
Erantzunak eta eztabaida:
– 1. urratsa: Konfigurazio elektronikoa zehaztu.
– Sodioa (Na): Zenbaki atomikoa 11, konfigurazio elektronikoa 2,8,1.
– Kloroa (Cl): Zenbaki atomikoa 17, konfigurazio elektronikoa 2,8,7.
– 2. urratsa: Joera atomikoak zehaztu.
– Sodioak (Na) elektroi bat askatzeko joera du 2,8 konfigurazioa lortzeko, Na⁺ ioi bihurtuz.
– Kloroak (Cl) elektroi bat onartzeko joera du 2,8,8 konfigurazioa lortzeko, Cl⁻ ioia bihurtuz.
– 3. urratsa: Loturen eraketa.
– Sodioak elektroiak askatzen ditu +1 karga duen Na⁺ bihurtzeko.
– Kloroak elektroiak onartzen ditu -1 karga duen Cl⁻ bihurtzeko.
– Na⁺ eta Cl⁻ ioiek elkar erakartzen dute eta lotura ionikoak sortzen dituzte NaCl konposatu egonkorrean.
2. galderaren adibidea: Lotura ionikoen eraketa MgO-n
2. Galdera: Azaldu nola sortzen den lotura ioniko bat magnesioaren (Mg) eta oxigenoaren (O) artean magnesio oxidoa (MgO) sortzeko.
Erantzunak eta eztabaida:
– 1. urratsa: Konfigurazio elektronikoa zehaztu.
– Magnesioa (Mg): Zenbaki atomikoa 12, konfigurazio elektronikoa 2,8,2.
– Oxigenoa (O): Zenbaki atomikoa 8, konfigurazio elektronikoa 2,6.
– 2. urratsa: Joera atomikoak zehaztu.
– Magnesioak (Mg) bi elektroi askatzeko joera du 2,8 konfigurazioa lortzeko, Mg²⁺ ioia bihurtuz.
– Oxigenoak (O) bi elektroi onartzeko joera du 2,8 konfigurazioa lortzeko, O²⁻ ioia bihurtuz.
– 3. urratsa: Loturen eraketa.
Magnesioak bi elektroi askatzen ditu +2 karga duen Mg²⁺ bihurtzeko.
– Oxigenoak bi elektroi hartzen ditu -2 karga duen O²⁻ bihurtzeko.
– Mg²⁺ eta O²⁻ ioiek elkar erakartzen dute MgO konposatuan lotura ionikoak sortzeko.
3. adibidea: NaCl sare baten energia kalkulatzea Ariketa
3. Galdera: Zehaztu bere ioietatik NaCl eratzeko behar den sare-energia.
Erantzunak eta eztabaida:
Sare-energia egoera gaseosoan dauden ioiak konposatu ioniko baten kristal solido baten mol bat osatzeko konbinatzen direnean askatzen den energia da. NaCl-ren sare-energia Born-Haber ekuazioa erabiliz kalkula daiteke.
Sare-energia ioien gas-egoeran eta kristal-sare solido batean lotuta daudenean duten energiaren arteko energia-diferentzia oso gisa adieraz daiteke.
NaCl-rako:
– Na sublimazio energia: ΔH_sub = 107 kJ/mol
– Na ionizazio-energia: ΔH_ioia = 496 kJ/mol
– Cl₂-ren disoziazio-energia: ΔH_diss/2 = 122 kJ/mol
– Cl-ren afinitate elektronikoa: ΔH_ea = -349 kJ/mol
– Sare-energia (U): Ezezaguna, aurkitu egin behar dugu.
Born-Haber ziklikotik, hau idatz dezakegu:
U = ΔH_sub(Na) + ΔH_ioi(Na) + ΔH_diss(Cl₂)/2 + ΔH_ea(Cl) – ΔH_forma
NaCl-ren eraketa-entalpia (ΔH_form) -411 kJ/mol dela badakigu, orduan:
U = (107 + 496 + 122 – 349) kJ/mol – (-411 kJ/mol)
U = 107 + 496 + 122 – 349 + 411
U ≈ 787 kJ/mol
4. adibidea: Energia potentzialaren grafikoa vs. ioien arteko distantzia
4. Galdera: Marraztu NaCl-ko Na⁺ eta Cl⁻ ioien arteko distantziaren araberako energia potentzialaren grafiko bat, eta azaldu zer gertatzen den bi ioien arteko distantzia aldatzen denean.
Erantzunak eta eztabaida:
Konposatu ioniko bateko bi ioien arteko energia potentziala Coulomb-en ekuazioa erabiliz deskriba daiteke:
\[ E \propto \frac{q_1 q_2}{r} \]
Non \(E\) energia potentziala den, \(q_1\) eta \(q_2\) ioien kargak diren, eta \(r\) ioien arteko distantzia den. Energia potentzialaren eta ioien arteko distantziaren grafikoa normalean zerorantz hurbiltzen den heinean gutxitzen den kurba bat da, eta gero nabarmen handitzen dena distantzia zerorantz hurbiltzen den heinean.
– Distantzia Handia (r oso handia da): Energia potentziala zerotik hurbil dago, Na⁺ eta Cl⁻ ioien arteko erakarpen-indarra oso ahula delako.
– Distantzia Ideala (gutxi gorabehera kristal-sarearen distantzia): Energia potentziala bere balio minimoa da, Na⁺ eta Cl⁻ nahiko indartsu erakartzen diren baina ez oso gertu dauden egoera egonkorrena adieraziz. Distantzia horretan dago NaCl kristala egonkorrena.
– Distantzia Txikia (r oso txikia da): Energia potentziala nabarmen handitzen da bi ioien elektroi-hodeien artean aldarapena dagoelako, elkarrengandik urrunduz.
Ondorioz, lotura ionikoa kimikako oinarrizko printzipioa da, kontrako karga duten ioien arteko elkarrekintza elektromagnetikoa barne hartzen duena. Kontzeptu hau hainbat arazo motaren eta haien irtenbideen bidez ulertzeak konposatuen portaera ulertzen laguntzen digu hainbat baldintzatan. Kontzeptu hau menperatuz, lotura kimikoak nola sortzen diren eta eguneroko bizitzan aurkitzen ditugun egitura kristalinoak nola eratzen diren uler dezakegu.
