Niklas Dahrén

Jonföreningar och jonbindningar – del 2

InnehållDel1:o Introduktiontilljonföreningarochjonbindningar.o Jämförelsemellanjonföreningarochmolekylföreningar.o Hurjonföreningaräruppbyggda(kristallstruktur).o Jonbindning.o Huratomernasradiepåverkasvidjonisering.o Joniseringsenergi.

Del2:o Atomjonernasnamno Namngivningavolikajonföreningar.o Hurmanskriverdenkemiskabeteckningen/formelnförolikajonföreningar.o Sammansattajoner.o Jonföreningarnasegenskaper.o Hurjonföreningarbildas/framställs.o Löslighetivatten.o Utfällningar/fällningar.

Atomjonernas namnü Atomjoner:Jonersombildasavenendaatomkallasatomjoner.ü Namnpåpositivtladdadeatomjoner:Dessaharsammanamnsomrespektivegrundämnefastmedtillägget-jon

påslutet.ü Namnpånegativtladdadeatomjoner:Dessaharalltidtillägget-idframför-jon,ochnamnetäroftakoppladtill

respektivegrundämnesvetenskapliganamn.

GRUPP1 GRUPP2 GRUPP13 GRUPP14 GRUPP 15 GRUPP16 GRUPP 17

H+ vätejonH- hydridjon

Be2+berylliumjon

N3-

nitridjonO2-

oxidjonF-fluoridjon

Li+litiumjon

Mg2+magnesiumjon

Al3+aluminiumjon

S2-sulfidjon

Cl-kloridjon

Na+natriumjon

Ca2+kalciumjon

Ga3+galliumjon

Br-bromidjon

K+kaliumjon

Sr2+strontiumjon

I-jodidjon

Rb+rubidiumjon

Ba2+bariumjon

Namngivning av olika jonföreningar (salter)

ü Exempel:Namngedetsaltsombildasavkloridjonerochmagnesiumjoner1. Tabortändelsen”-jon”fråndebådajonerna;klorid ochmagnesium.2. Skrivdenpositivajonenförstochdennegativajonensist;magnesiumklorid.

ü Exempel:Namngedenjonföreningsombildasnärkalciumreagerarmedfluorgas.1. Läggtilländelsen”-id”pådetämnesomkommerbildadennegativajonen;fluorid.2. Skrivdenpositivajonenförstochdennegativajonensist;kalciumfluorid.

Skriva kemiska beteckningar (formler) för olika jonföreningar

+ -+-

++

--+--

+ +-+ -

+-

ü Nettoladdningenienjonföreningskaalltidvaranoll!Omdetärförmycketpositivladdningjämförtmednegativladdning(ellertvärtom)kommerjonföreningen(saltkristallen)attsprickasöndereftersomdetuppstårrepelleringmellanlikadanaladdningar.

Antaletpositivaladdningarmåstevaralikamångasomantaletnegativaladdningarannarskommersaltkristallenattgåsönder!

Kemisk beteckning på olika salter

ü Exempel:Hurskrivermannatriumklorid?1. Natriumkloridbeståravjonerna:Na+ ochCl-

2. Antaletpositivaochnegativaladdningarskavaralikaienjonförening.IdethärfalletskaalltsåförhållandetmellanantaletNa+ ochCl- vara1:1.

3. Manskullekunnaskrivasåhär:Na+Cl-

4. Oftastskrivermandocksåhär:NaCl

ü Exempel:Hurskrivermanmagnesiumklorid?1. Magnesiumkloridbeståravmagnesiumjoner(Mg2+)ochkloridjoner(Cl-).2. FörhållandetmellanMg2+ ochCl- skadärförvara1:2förattnettoladdningenijonföreningenskabli0.3. Oftastskrivermansåhär:MgCl2

Formeln ”NaCl” beskriver enbart förhållandet mellan antalet Na och Cl och inte det totala antalet

Bildkälla:ByBruceBlaus (Own work)[CCBY3.0(http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)],viaWikimedia Commons

ü Ivanligtbordssalt(natriumklorid)ärvarjepositivnatriumjon omgivenavsexnegativakloridjoner ochtvärtom.Ettlitetsaltkornkaninnehållaomkring1020 joneriettsådantkristallmönster.

ü Saltkristalleräralltidelektrisktneutralavilketinnebärattdetfinnslikamycketpositivsomnegativladdning.Omdetskullevarameravenvisstypavladdning(t.ex.mernegativladdningänpositiv)såskullekristallstrukturensprickasönderp.g.a.attlikaladdningarrepellerarvarandra.

ü NaCl ärdenkemiskabeteckningenpåvanligtsalt:Natriumjonerharladdningen+1ochkloridjonerharladdningen-1vilketinnebärattdetisaltetnatriumkloridfinnslikamånganatrium- ochkloridjoner.Förhållandetmellandessaärdärför1:1ochdäravblirformeln;NaCl.NaCl betyderalltsåinteattdetenbartfinns1natriumjonoch1kloridjon utandetinnebärattdetfinnslikamångaavdessa.

Uppgift 1: Skriv den kemiska beteckningen på följande salter:

a) Magnesiumfluoridb) Kalciumklorid c) Natriumoxid

d) Magnesiumnitrid

Svar: a)MgF2 b)CaCl2 c)Na2O d)Mg3N2

Mg2+ Ca2+

F-

F-

Cl-

+2 -20 0

+2 -2

Cl-

Na+

Na+

O2-

+2 -20

Mg2+

Mg2+

Mg2+

0+6 -6

N3-

N3-

Uppgift 2: Avgör vilken formel som är felaktig:

a) Cs2Sb) RaCl2c) Ga2O3

d) Sr2N3

Svar:

Alternativdärfelaktigt.

Detskavaraladdningsbalansisaltet(likamångapositivaochnegativaladdningar).Srtillhörgrupp2ochbildardärförjonermedladdningen2+.Ntillhörgrupp15ochbildardärförjonermedladdningen3-.2styckenSrgertotalt4+.3styckenNgertotalt9-.Detäralltsåinteladdningsbalans.

N3-

Sr2+

Sr2+

N3-

N3-

+4 -9

-5

Sammansatta joner

ü Sammansattajoner:Förutomatomjonerfinnsdetsammansattajoner.Dessabeståravminst2atomer.Tillsammanshardessaatomerettelektronunderskott(positivtladdade)ellerettelektronöverskott(negativtladdade).

ü Karbonatjonenärensammansattjon:Karbonatjonen,,innehållerenkolatomochtresyreatomerochtillsammansharde2elektronermeränvad1kolatomoch3syreatomerhartillsammansivanligafall.Närkarbonatjonenbildadessåtillkomalltså2elektronerutifrån(frånnågotannatämne).

ü Itabellentillhögerfinnsnamnochformlerförnågraviktigasammansattajoner.Namnpåsammansattajonermednegativladdninginnehålleroftaändelsen-id,-ateller-it.

Sammansattajoner:HydroxidjonCyanidjonSulfatjonSulfitjonNitratjonNitritjonKarbonatjonFosfatjonAmmoniumjon

-OH-CN-24SO-23SO-3NO-2NO-23CO-34PO+4NH

CO32-

Uppgift 3: Skriv formeln för det salt som består av jonerna Fe3+ och SO4

2-

Svar:

Jonernaär;Fe3+ochSO42-

Detskavaraladdningsbalansisaltet(likamångapositivaochnegativaladdningar).Omvihar2järnjoneroch3sulftatjoner såblirdet6+och6- vilketalltsåinnebärladdningsbalans.

Fe3+ Fe3+ SO42-SO4

2-SO42-

Viskriverpåföljandesätt;Fe3+2(SO42-)3 vilketkanförenklas;Fe2(SO4)3

+6 -60

Uppgift 4: a) Skriv den kemiska beteckningen för de joner som ingår i saltet

kalciumhydroxid b) Skriv den kemiska beteckningen/formeln för saltet

kalciumhydroxidSvar:

a) Ca2+ochOH- Kalciumtillhörgrupp2ochfårdärförladdningen2+ijonform.Hydroxidjonenärensammansattjonsombestårav1syreatombundentillenvätetatom,tillsammanshardeettelektronöverskottmed1elektronochdärmedladdningen1- (detfårmanlärasigutantill!).

b) Ca(OH)2 Detskavaraladdningsbalansisaltet(likamångapositivaochnegativaladdningar).Omvihar1 kalciumjon och2hydroxidjonersåblirdetladdningsbalans(nettoladdningenblirnoll).

Ca2+ OH-OH-

+2 -20

Jonföreningars (salters) egenskaper

ü Högasmält- ochkokpunkter:Jonbindningarärmycketstarkabindningarsomledertillhögasmält- ochkokpunkter.T.ex.harNaClensmältpunktpå801graderochenkokpunktpå1465grader.

ü Kanledaström:Förattströmskakunnaledasvidaremåsteladdadepartiklarförflyttas.Dessapartiklarkanantingenvaraelektronerellerjoner.Ienjonförening(salt)finnsdetjoner.Jonernamåstedockvararörligaförattkunnaledaström:

Ettsaltifastformlederej ström

Ettsaltiflytandeformlederström

Ettsaltlöstivattenlederström

ü Jonföreningar(saltkristaller)ärspröda:Detinnebärattdesprickerlätt.

Jonföreningar (saltkristaller) är spröda och spricker ganska lätt

ü Omjonernaiensaltkristallförskjutsp.g.a.yttrepåverkankommerpositivajonerhamnabredvidvarandrasamtidigtsomnegativajonerhamnarbredvidvarandra.Delikaladdningarnarepellerardåvarandraochkristallenspricker. Saltkristalleräralltsåintesärskiltformbara.

+ -+-

++

-

-+--

+ +-+

-+-1. 2. 3.

Metallkristaller är hållfasta och formbaraü Metallkristallerkanutsättasföryttrepåverkanutanattmetallkristallengårsönder.Imetallkristallenuppstår

nämligeningenrepelleringmellandepositivametalljonernanärlagrenavmetalljonerförskjutseftersomdetfinnsenmassafriaelektronermellanmetalljonernasomförhindrarattdetuppstår.Elektronernasnegativaladdninggöraattmetalljonernaintekänneravvarandraspositivaladdningar.

ü Metallernasegenskaper:§ Hållfastaochformbara§ Lederström§ Metallglans

+ + ++ +

++

+++-

-

-

--

--

--- -- - --

-- -

-

--

-- - -

- -

---- --

--

- -

-

-

-

-

-

--

--

-

-

-

-

---

---

- -

- -

--

-

-

-

---- --

---- --

- - - - - - - ---

--

--

--- -

-

- --

- ---

-

- -

-

Jonföreningar (salter) kan bildas/framställas på flera olika sätt

1. Metallreagerarmedickemetall:T.ex.kannatriumatomerienbitnatriummetallreageramedklorgassåattsaltetnatriumkloriduppkommer.Ireaktionenkommernatriumatomeravgeelektronertillkloratomerochvikommerfåettstortantalnatriumjoner(Na+)ochkloridjoner(Cl-)somgerupphovtillsaltetnatriumklorid.

2. Metallreagerarmedsyra:T.ex.kanmagnesiumatomerienbitmagnesiummetallreageramedsvavelsyra.Svavelsyraärenstarksyraochivattenlösningärsyrandärförfullständigtprotolyserad (allasvavelsyramolekylerharavgivittvåstyckenH+).Varjemagnesiumatom(lågelektronegativitet)avgerdå2valenselektronertillvätejonerna/protonerna(positivtladdade)vilketinnebärattdetbildasmagnesiumjonerochvätgas(vätejonernakanskapaenbindningmellanvarandratackvarede2elektronernaochdåuppstårenvätemolekyl).Magnesiumjonernakansedan,omvilåterlösningenindunsta(vattnetavdunstarochjonernablirkvar),slåsigsammanmedsulfatjonerna(somredanfinnsdär)ochbildasaltetmagnesiumsulfat.

Cl2 (g)+2Na(s)à 2NaCl(s)

Mg(s)+2H+ (aq) +SO42- (aq)à Mg2+(aq)+SO4

2- (aq)+H2(g)Svavelsyra Saltetmagnesiumsulfat

Jonföreningar (salter) kan bildas/framställas på flera olika sätt

3. Syrareagerarmedbas:Omviharensurlösning(ensyralöstivatten)såkanvineutraliseradengenomatttillsättaenbasisklösning(enbaslöstivatten).Detkommerdåbildasvattenochettsalt(löstajonersomefterindunstninggerupphovtillettsalt).T.ex.kanvitaensaltsyralösning(saltsyralöstivatten)ochblandadenmedennatriumhydroxidlösning(basennatriumhydroxidlöstivatten).Bådestarkasyrorochstarkabasergerupphovtillfriajonerivattenlösning.Vätejonerna(protonerna)fråndenstarkasyranslårsigsammanmedhydroxidjonernafrånbasenochbildarvatten.Kloridjonernafrånsyranochnatriumjonernafrånbasenger(efterindunstning)upphovtillsaltetnatriumklorid.

4. Utfällningsreaktion:Endelsalterärsvårlösligaivattenochdessasalterkanviframställagenomattblandatvåsaltlösningarsomvarderainnehållerettavdebådajonslagen.Jonernasomalltsåredanfinns”färdiga”slårdåihopsigmedvarandraochbildardetsvårlösligasaltet.Eftersomsaltetärsvårlösligtsåantardetfastformochen”utfällning”skerilösningen(lösningenblirp.g.a.dettagrumligochantariblandenvissfärg).

H+(aq) +Cl- (aq)+Na+ (aq)+OH- (aq) à Na+(aq)+Cl- (aq)+H2O(aq)Saltsyra Natriumhydroxid Saltetnatriumklorid(NaCl)

Uppgift 5: Vilket salt bildas i följande reaktioner?:

a) Klorgas (Cl2) reagerar med metallen magnesium (Mg).b) Några droppar saltsyra (HCl) droppas på en metallbit av zink (Zn).

c) Kalcium (Ca) reagerar med svavelsyra (H2SO4).

Svar:

a) Magnesiumklorid(MgCl2).b) Zinkklorid(ZnCl2).c) Kalciumsulfat(CaSO4).

Många salter är lösliga i vatten

ü Vattenmolekylenärendipol (enpositivochennegativsida).ü Vattenmolekylernaattraherasavjonernasladdningaroch”sliter”därförlossjonernafrånsaltkristallen.ü Detskapasjon-dipolbindningarmellanvattenmolekylernaochjonerna.

+ -

Na+ Cl-

Cl- Na+

Cl-

+-

+

-+

-

Na++

-

+

-

+-Tillsättervattentillsaltet

+

-

+

-

+

-

+

-+

-

+

-+

-

+

-

+

-

+

-

Na+

Na+

Cl-

Cl-

Jon-dipolbindningmellanvattenmolekylernaochjonernaJonbindningmellanjonernaisaltkristallen

+

-+

-

En del salter är dock svårlösliga i vattenü Ivissasalterbinderjonernatillvarandramedväldigtstarkajonbindningarochdärförlösersigintesaltetivatten.

Vattenmolekylernaklararheltenkeltinteavatt”bryta”siginmellanjonernaochbrytajonbindningarna.Detkanocksåvarasåattvattenmolekylerna”väljer”attintebrytalösjonernaeftersomdeinteattraherastillräckligtavdeolikajonernaochp.g.a.attdevätebindningarsomfinnsmellanvattenmolekylerna,ivissafall,ärbetydligtstarkareändejon-dipolbindningar dekommerkunnaskapamedjonerna.

NaCl ärettlättlösligtsalt AgCl ärettsvårlösligtsalt

Na+

Ag+Cl-

Na+

Cl-

Cl- Cl-Ag+

Ag+ Cl- Ag+Cl-

Cl-Na+

Omviblandarettlättlösligtsaltmedvattenkommervatten-molekylernaträngasiginisaltet,brytajonbindningarnaochsjälvaskapabindningartilljonerna.Jonernaomringasavvattenmolekylerochseparerardärmeddessafrånvarandra.

Omviblandarettsvårlösligtsaltmedvattensåkommervattenmolekylernainte”vilja”ellerintekunnaträngasiginisaltetochbrytajonbindningarna.Saltetlösersigdärförinteivattnet.

Cl-

Ag+Cl-

Utfällningar/fällningar kan uppstå när vi blandar två olika saltlösningar med varandra

ü Omviblandartvåolikasaltlösningarmedvarandra(därvarderasaltärkomplettupplöst)såkanjonernaideolikasaltlösningarnaskapanyakombinationersåattettsvårlösligtsaltbildassom"fallerut”ilösningen(enutfällning/fällning).Närettsaltfällsutpådettasättfårsaltetenfastformeftersomdetbildassaltkristallerilösningen.Närenfällningbildasblirlösningengrumligochiblandantardenocksåenvissfärg.

Lösningavsaltetnatriumklorid(NaCl) Bildenvisarenfällningavsaltetsilverklorid(AgCl)ochfrianatrium-ochnitratjonersomärlöstaivattnet.

Na+

Lösningavsaltetsilvernitrat(AgNO3)

+NO3

-Ag+

NO3- NO3

-

NO3-

Ag+

Ag+

Ag+

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-Na+

Na+

Na+

Lättlösligtsalt Lättlösligtsalt

Svårlösligtsalt(fällning)

Vi kan alltså framställa saltet AgCl genom att blanda 2 andra saltlösningar med varandra

Na+(aq)+Cl- (aq) +Ag+(aq) +NO3-(aq) à Na+ (aq) +NO3

- +AgCl (s)

SaltetNaCl löstivatten SaltetAgNO3 löstivatten SaltetNaNO3 löstivatten Saltetsilverkloridifastform

NaCl(aq) +AgNO3(aq) à NaNO3-(aq) +AgCl (s)

Vikanävenskrivaovanståendepåföljandesätt:

Jonföreningar(salter)

Harföljandeegenskaper:•Högsmältpunkt.•Lederströmiflytandeochilöstform.•Mångaärlösligaivatten.

Harkristallstruktur:•Ett”oändligt”stortantaljonersombindertillvarandraietttredimensionelltmönstersomhelatidenupprepas.

Harjonbindning:•Elektrostatiskattraktionmellanolikladdadejoner(positivtresp.negativtladdadejoner).•Jonbindningenverkariallariktningar.

Kanbildas/framställasgenom:•Metallreagerarmedickemetall.•Metallreagerarmedsyra.•Syrareagerarmedbas.•Utfällningsreaktion.

Kemiskbeteckning/formel:•Positivajonenskrivsförst.•Antaletpositivaochnegativajonerskabalanserassåattnettoladdningenisaltetblir0.T.ex.MgCl2 ochNaCl.

Äruppbyggdaavjoner:•Positivtladdadejoner(haravgivitelektroner),kallasförkatjoner.•Negativtladdadejoner(harupptagitelektroner),kallasföranjoner.•Jonernakanvaraatomjonerellersammansattajoner.

Översikt över jonföreningar

SegärnaflerfilmeravNiklasDahrén:http://www.youtube.com/Kemilektionerhttp://www.youtube.com/Medicinlektioner