Ion bog'lanishlarini muhokama qilish uchun namunaviy savollar
Ion bog'lanishi - bu bir yoki bir nechta elektronlarning bir atomdan boshqasiga o'tishi natijasida hosil bo'ladigan kimyoviy bog'lanish turi bo'lib, natijada qarama-qarshi zaryadlarga ega ikkita ion hosil bo'ladi va ular bir-birini tortadi. Bu bog'lanish odatda metallar va metall bo'lmaganlar o'rtasida sodir bo'ladi. Ushbu maqolada biz ushbu tushunchani yaxshiroq tushunishimizga yordam berish uchun ion bog'lanishiga oid misollar va muhokamalarni ko'rib chiqamiz.
Ion bog'lanishlarining ta'rifi va xususiyatlari
Ion bog'lanishlari atomlar o'zaro ta'sirlashib, yanada barqaror elektron konfiguratsiyasiga erishganda yuzaga keladi. Odatda, metall atomlari olijanob gaz konfiguratsiyasiga erishish uchun elektronlarini yo'qotadi va musbat zaryadlangan kationlarga aylanadi. Aksincha, metall bo'lmagan atomlar elektronlarni qo'lga kiritib, manfiy zaryadlangan anionlarga aylanadi. Ion bog'lanishining keng tarqalgan misoli natriy (Na) va xlordan (Cl) natriy xlorid (NaCl) hosil bo'lishidir.
Natriy (Na) ning elektron konfiguratsiyasi 2,8,1 ga teng va 2,8 barqaror konfiguratsiyaga erishish uchun bitta elektronni yo'qotishga moyildir. Boshqa tomondan, xlor (Cl) ning elektron konfiguratsiyasi 2,8,7 ga teng va 2,8,8 barqaror konfiguratsiyaga erishish uchun bitta elektronni qabul qilishga moyildir. Natriy xlorga bitta elektronni yo'qotganda, Na⁺ va Cl⁻ ionlari hosil bo'ladi, ular bir-birini o'ziga tortadi va ion bog'lanishini hosil qiladi va NaCl tuzini hosil qiladi.
1-misol masala: NaCl da ion bog'lanishlarining hosil bo'lishi
1. Savol: Natriy (Na) va xlor (Cl) o'rtasida ion bog'lanishlarining qanday hosil bo'lishini tushuntiring.
Javoblar va muhokama:
– 1-qadam: Elektron konfiguratsiyasini aniqlang.
– Natriy (Na): Atom raqami 11, elektron konfiguratsiyasi 2,8,1.
– Xlor (Cl): Atom raqami 17, elektron konfiguratsiyasi 2,8,7.
– 2-qadam: Atom tendentsiyalarini aniqlang.
– Natriy (Na) 2,8 konfiguratsiyasiga erishish uchun bitta elektronni ajratishga moyil bo'lib, Na⁺ ioniga aylanadi.
– Xlor (Cl) 2,8,8 konfiguratsiyasiga erishish uchun bitta elektronni qabul qilishga moyil bo'lib, Cl⁻ ioniga aylanadi.
– 3-qadam: Obligatsiyalarni shakllantirish.
– Natriy +1 zaryad bilan Na⁺ ga aylanish uchun elektronlarni chiqaradi.
– Xlor elektronlarni -1 zaryad bilan Cl⁻ ga aylantirish uchun qabul qiladi.
– Na⁺ va Cl⁻ ionlari bir-biriga tortiladi va barqaror NaCl birikmasida ion bog'lanishlarini hosil qiladi.
2-savolga misol: MgO da ion bog'lanishlarining hosil bo'lishi
2. Savol: Magniy (Mg) va kislorod (O) o'rtasida magniy oksidi (MgO) hosil qilish uchun ion bog'lanishi qanday hosil bo'lishini tushuntiring.
Javoblar va muhokama:
– 1-qadam: Elektron konfiguratsiyasini aniqlang.
– Magniy (Mg): Atom raqami 12, elektron konfiguratsiyasi 2,8,2.
– Kislorod (O): Atom raqami 8, elektron konfiguratsiyasi 2,6.
– 2-qadam: Atom tendentsiyalarini aniqlang.
– Magniy (Mg) 2,8 konfiguratsiyasiga erishish uchun ikkita elektronni ajratishga moyil bo'lib, Mg²⁺ ioniga aylanadi.
– Kislorod (O) 2,8 konfiguratsiyasiga erishish uchun ikkita elektronni qabul qilishga moyil bo'lib, O²⁻ ioniga aylanadi.
– 3-qadam: Obligatsiyalarni shakllantirish.
– Magniy +2 zaryadga ega bo'lgan ikkita elektronni Mg²⁺ ga aylantirish uchun ajratadi.
– Kislorod -2 zaryad bilan ikkita elektronni O²⁻ ga aylantiradi.
– Mg²⁺ va O²⁻ ionlari MgO birikmasida ion bog'lanishlarini hosil qilish uchun bir-biriga tortiladi.
3-misol: NaCl panjarasining energiyasini hisoblash mashqi
3. Savol: NaCl ni uning ionlaridan hosil qilish uchun zarur bo'lgan panjara energiyasini aniqlang.
Javoblar va muhokama:
Panjara energiyasi - bu gazsimon holatdagi ionlar bir mol ion birikmasining qattiq kristalini hosil qilish uchun birlashganda ajralib chiqadigan energiya. NaCl ning panjara energiyasini Born-Haber tenglamasi yordamida hisoblash mumkin.
Panjara energiyasi gazsimon holatdagi ionlar va ular qattiq kristall panjarada bog'langan paytdagi energiya o'rtasidagi umumiy energiya farqi sifatida ifodalanishi mumkin.
NaCl uchun:
– Na sublimatsiya energiyasi: ΔH_sub = 107 kJ/mol
– Na ionlanish energiyasi: ΔH_ion = 496 kJ/mol
– Cl₂ ning dissotsiatsiya energiyasi: ΔH_diss/2 = 122 kJ/mol
– Cl ning elektronga yaqinligi: ΔH_ea = -349 kJ/mol
– Panjara energiyasi (U): Noma'lum, biz uni topishimiz kerak.
Born-Haber tsiklidan biz quyidagicha yozishimiz mumkin:
U = ΔH_sub(Na) + ΔH_ion(Na) + ΔH_diss(Cl₂)/2 + ΔH_ea(Cl) – ΔH_form
Agar NaCl ning hosil bo'lish entalpiyasi (ΔH_shakli) -411 kJ/mol ekanligini bilsak, u holda:
U = (107 + 496 + 122 – 349) kJ/mol – (-411 kJ/mol)
U = 107 + 496 + 122 - 349 + 411
U ≈ 787 kJ/mol
4-misol: Potensial energiya grafigi va ionlar orasidagi masofa
4. Savol: NaCl dagi Na⁺ va Cl⁻ ionlari orasidagi masofaga nisbatan potensial energiya grafigini chizing va ikki ion orasidagi masofa o'zgarganda nima sodir bo'lishini tushuntiring.
Javoblar va muhokama:
Ion birikmasidagi ikkita ion orasidagi potensial energiyani Kulon tenglamasi yordamida quyidagicha ta'riflash mumkin:
\[ E \propto \frac{q_1 q_2}{r} \]
Bu yerda \(E \) potensial energiya, \(q_1 \) va \(q_2 \) ion zaryadlari va \(r \) ionlar orasidagi masofa. Potensial energiyaning ionlar orasidagi masofaga nisbati grafigi odatda nolga yaqinlashganda kamayib, keyin esa masofa nolga yaqinlashganda keskin oshib boradigan egri chiziqdir.
– Katta masofa (r juda katta): Potensial energiya nolga yaqin, chunki Na⁺ va Cl⁻ ionlari orasidagi tortishish kuchi juda kuchsiz.
– Ideal masofa (taxminan kristall panjara masofasi): Potensial energiya minimal qiymatiga yetadi, bu Na⁺ va Cl⁻ juda kuchli tortiladigan, lekin juda yaqin bo'lmagan eng barqaror holatni ko'rsatadi. Bu NaCl kristalining eng barqaror bo'lgan masofasidir.
– Kichik masofa (r juda kichik): Potensial energiya keskin oshadi, chunki ikki ionning elektron bulutlari orasida itarish mavjud bo'lib, ularni bir-biridan uzoqlashtiradi.
Xulosa qilib aytganda, ion bog'lanish kimyoda asosiy tamoyil bo'lib, qarama-qarshi zaryadlangan ionlar orasidagi elektromagnit o'zaro ta'sirni o'z ichiga oladi. Ushbu tushunchani turli xil muammo turlari va ularning yechimlari orqali tushunish bizga turli sharoitlarda birikmalarning xatti-harakatlarini tushunishga yordam beradi. Ushbu tushunchani o'zlashtirish orqali biz kimyoviy bog'lanishlar qanday hosil bo'lishini va kundalik hayotda duch keladigan kristalli tuzilmalar qanday hosil bo'lishini tushunishimiz mumkin.
