Nā nīnau hoʻohālike e kūkākūkā ana i nā pilina Ionic
ʻO ka pilina ionic kahi ʻano pilina kemika i hoʻokumu ʻia e ka hoʻoili ʻana o hoʻokahi a ʻoi aku paha mau electrons mai kekahi ʻātoma i kekahi, e hopena ana i ʻelua mau ion me nā uku kū'ē e huki kekahi i kekahi. ʻO ka maʻamau, loaʻa kēia pilina ma waena o nā metala a me nā mea ʻole metala. Ma kēia ʻatikala, e nānā mākou i nā laʻana a me nā kūkākūkā e pili ana i ka pilina ionic e kōkua iā mākou e hoʻomaopopo maikaʻi i kēia manaʻo.
Ka Wehewehena a me nā ʻAno o nā Ionic Bonds
Hana ʻia nā pilina ionic ke launa pū nā ʻātoma e hoʻokō i kahi hoʻonohonoho electron paʻa. ʻO ka maʻamau, nalowale nā ʻātoma metala i nā electrons e hoʻokō i kahi hoʻonohonoho kinoea hanohano, e lilo i mau cation i hoʻopiʻi maikaʻi ʻia. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, loaʻa nā ʻātoma non-metal i nā electrons e lilo i mau anions i hoʻopiʻi maikaʻi ʻole ʻia. ʻO kahi laʻana maʻamau o ka hoʻopili ionic ʻo ia ka hoʻokumu ʻia ʻana o ka sodium chloride (NaCl) mai ka sodium (Na) a me ka chlorine (Cl).
ʻO 2,8,1 ka hoʻonohonoho ʻana o ka sodium (Na) a nalowale hoʻokahi electron e hoʻokō ai i kahi hoʻonohonoho paʻa o 2,8. Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻo 2,8,7 ka hoʻonohonoho ʻana o ka chlorine (Cl) a loaʻa iā ia hoʻokahi electron e hoʻokō ai i kahi hoʻonohonoho paʻa o 2,8,8. Ke nalowale ka sodium i hoʻokahi electron i ka chlorine, hoʻokumu ʻia nā ion Na⁺ a me Cl⁻ e huki ana kekahi i kekahi e hana i kahi pilina ionic, e hana ana i ka paʻakai NaCl.
Laʻana Pilikia 1: Ka Hoʻokumu ʻana o nā Pilina Ionic ma NaCl
1. Nīnau: E wehewehe pehea e hoʻokumu ʻia ai nā pilina ionic ma waena o ka sodium (Na) a me ka chlorine (Cl).
Nā Pane a me ke Kūkākūkā:
– KaʻAnuʻu Hana 1: E hoʻoholo i ka hoʻonohonoho uila.
– Sodium (Na): Helu ʻātoma 11, hoʻonohonoho uila 2,8,1.
– Chlorine (Cl): Helu ʻātoma 17, hoʻonohonoho uila 2,8,7.
– KaʻAnuʻu Hana 2: E hoʻoholo i nā ʻano atomika.
– Hoʻokuʻu pinepine ʻo Sodium (Na) i hoʻokahi electron e hoʻokō i ka hoʻonohonoho 2,8, e lilo ana i ka ion Na⁺.
– ʻAe ʻo Chlorine (Cl) i hoʻokahi electron e hoʻokō i kahi hoʻonohonoho 2,8,8, e lilo ana i ka ion Cl⁻.
– KaʻAnuʻu Hana 3: Hoʻokumu ʻana i ka pilina.
– Hoʻokuʻu ka sodium i nā electrons e lilo i Na⁺ me ka hoʻouku ʻana o +1.
– ʻAe ʻo Chlorine i nā electrons e lilo i Cl⁻ me ka hoʻouku ʻana o -1.
– Hoʻopili nā ion Na⁺ a me Cl⁻ kekahi i kekahi a hana i nā pilina ionic i loko o ka hui NaCl paʻa.
Laʻana Nīnau 2: Ka Hoʻokumu ʻia ʻana o nā Pili Ionic ma MgO
2. Nīnau: E wehewehe pehea e hana ʻia ai kahi pilina ionic ma waena o ka magnesium (Mg) a me ka oxygen (O) e hana i ka magnesium oxide (MgO).
Nā Pane a me ke Kūkākūkā:
– KaʻAnuʻu Hana 1: E hoʻoholo i ka hoʻonohonoho uila.
– Makenesium (Mg): Helu ʻātoma 12, hoʻonohonoho uila 2,8,2.
– ʻOkikene (O): Helu ʻātoma 8, hoʻonohonoho uila 2,6.
– KaʻAnuʻu Hana 2: E hoʻoholo i nā ʻano atomika.
– Hoʻokuʻu pinepine ka Magnesium (Mg) i ʻelua mau electrons e hoʻokō i ka hoʻonohonoho 2,8, e lilo ana i ka ion Mg²⁺.
– ʻAe pinepine ka oxygen (O) i ʻelua mau electrons e hoʻokō i ka hoʻonohonoho 2,8, e lilo ana i ka ion O²⁻.
– KaʻAnuʻu Hana 3: Hoʻokumu ʻana i ka pilina.
– Hoʻokuʻu ka Magnesium i ʻelua mau electrons e lilo i Mg²⁺ me ka hoʻouku ʻana o +2.
– ʻAe ka oxygen i ʻelua mau electrons e lilo i O²⁻ me ka hoʻouku ʻana o -2.
– Hoʻopili nā ion Mg²⁺ a me O²⁻ kekahi i kekahi e hana i nā pilina ionic i loko o ka hui MgO.
Laʻana 3: Ke helu ʻana i ka ikehu o kahi hoʻomaʻamaʻa Lattice NaCl
3. Nīnau: E hoʻoholo i ka ikehu lattice e pono ai e hana iā NaCl mai kāna mau ion.
Nā Pane a me ke Kūkākūkā:
ʻO ka ikehu lattice ka ikehu i hoʻokuʻu ʻia i ka wā e hui pū ai nā ions i ke kūlana kinoea e hana i hoʻokahi mole o kahi kristal paʻa o kahi hui ionic. Hiki ke kuhi ʻia ka ikehu lattice o NaCl me ka hoʻohana ʻana i ka hoʻohālikelike Born-Haber.
Hiki ke hōʻike ʻia ka ikehu lattice ma ke ʻano he ʻokoʻa ikehu holoʻokoʻa ma waena o nā ions i ke kūlana kinoea a me ka ikehu i ka wā e hoʻopaʻa ʻia ai lākou i loko o kahi lattice kristal paʻa.
No NaCl:
– Ikehu sublimation Na: ΔH_sub = 107 kJ/mol
– Ikehu ionization Na: ΔH_ion = 496 kJ/mol
– Ikehu hoʻokaʻawale o Cl₂: ΔH_diss/2 = 122 kJ/mol
– Ka pilina o nā electrons o Cl: ΔH_ea = -349 kJ/mol
– Ikehu Lattice (U): ʻIke ʻole ʻia, pono mākou e ʻimi.
Mai ka Born-Haber cyclic, hiki iā mākou ke kākau:
U = ΔH_sub(Na) + ΔH_ion(Na) + ΔH_diss(Cl₂)/2 + ΔH_ea(Cl) – ΔH_form
Inā ʻike mākou ʻo ka enthalpy o ka hoʻokumu ʻana (ΔH_form) o NaCl he -411 kJ/mol, a laila:
U = (107 + 496 + 122 – 349) kJ/mol – (-411 kJ/mol)
U = 107 + 496 + 122 – 349 + 411
U ≈ 787 kJ/mol
Laʻana 4: Kiʻikuhi o ka Ikehu Hiki ke kū'ē i ka mamao ma waena o nā Ion
4. Nīnau: E kaha kiʻi i kahi pakuhi o ka ikehu hiki ke kūʻē i ka mamao ma waena o nā iona Na⁺ a me Cl⁻ ma NaCl, a wehewehe i ka mea e hana ʻia ke loli ka mamao ma waena o nā iona ʻelua.
Nā Pane a me ke Kūkākūkā:
Hiki ke wehewehe ʻia ka ikehu hiki ke hana ma waena o ʻelua mau ion i loko o kahi hui ionic me ka hoʻohana ʻana i ka hoohalike a Coulomb:
\[ E \propto \frac{q_1 q_2}{r} \]
Ma kahi o \( E \) ka ikehu hiki, ʻo \( q_1 \) a me \( q_2 \) nā uku ion, a ʻo \( r \) ka mamao ma waena o nā ion. ʻO ka pakuhi o ka ikehu hiki ke kūʻē i ka mamao ma waena o nā ion he piʻo maʻamau ia e emi ana i kona hoʻokokoke ʻana i ka ʻole a laila e piʻi nui ana i ka wā e hoʻokokoke aku ai ka mamao i ka ʻole.
– Ka Mamao Nui (nui loa ʻo r): Kokoke ka ikehu hiki i ka ʻole no ka mea ua nāwaliwali loa ka ikaika hoʻowalewale ma waena o nā iona Na⁺ a me Cl⁻.
– Ka Mamao Kūpono (ma kahi o ka mamao o ka lattice kristal): Hiki ka ikehu hiki i kona waiwai haʻahaʻa loa, e hōʻike ana i ke kūlana paʻa loa kahi e huki ikaika ʻia ai ʻo Na⁺ a me Cl⁻ akā ʻaʻole kokoke loa. ʻO kēia ka mamao e paʻa loa ai ke kristal NaCl.
– Ka Mamao Liʻiliʻi (liʻiliʻi loa ʻo r): Piʻi nui ka ikehu hiki ke loaʻa no ka mea aia ka repulsion ma waena o nā ao electron o nā ion ʻelua, e hoʻokuke aku ana iā lākou mai kekahi i kekahi.
I ka hopena, ʻo ka hoʻopaʻa ʻana ionic kahi loina kumu i ka kemika, e pili ana i ka pilina electromagnetic ma waena o nā ion i hoʻopiʻi ʻia. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i kēia manaʻo ma o nā ʻano pilikia like ʻole a me kā lākou mau hoʻonā e kōkua iā mākou e hoʻomaopopo i ke ʻano o nā hui ma lalo o nā kūlana like ʻole. Ma ka hoʻomaopopo ʻana i kēia manaʻo, hiki iā mākou ke mahalo pehea e hana ʻia ai nā pilina kemika a pehea e hana ʻia ai nā ʻano crystalline a mākou e ʻike ai i ke ola o kēlā me kēia lā.
