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Quando metalli e ametali formano composti, gli atomi di metallo donano elettroni agli atomi di metallo. Gli atomi di metallo assumono quindi cariche positive a causa della perdita di elettroni, mentre gli ametali assumono cariche negative. I chimici si riferiscono agli atomi carichi come "ioni". Gli ioni mostrano una forza di attrazione per ioni di carica opposta - da qui il proverbio che "gli opposti si attraggono" - la forza di attrazione tra ioni di carica opposta, o repulsione tra ioni di uguale carica, segue la legge di Coulomb, espressa matematicamente come F = k * q1 * q2 / d ^ 2, dove "F" rappresenta la forza di attrazione in newton, "q1" e "q2" rappresentano le cariche dei due ioni in coulomb, "d" rappresenta la distanza tra i nuclei ionici e "k" è la costante di proporzionalità, che è equivalente a 8,99 x 10 ^ 9 newton x metro quadrato per coulomb quadrato.
Passo 1
Cerca nella tabella le cariche degli ioni positivi e negativi del composto in questione. Le formule chimiche, per convenzione, portano prima lo ione positivo. Nel composto bromuro di calcio, o CaBr2, per esempio, il calcio rappresenta lo ione positivo e ha una carica +2, mentre il bromo raffigura lo ione negativo, con una carica -1. Quindi, q1 = 2 e q2 = 1 nell'equazione della legge di Coulomb.
Passo 2
Converti le cariche ioniche in coulomb moltiplicando ciascuna carica per 1,9 x 10 ^ -19. Il calcio +2 avrà quindi una carica di 2 * 1,9 x 10 ^ -19 = 3,8 x 10 ^ -19 coulomb e il bromo mostrerà una carica di 1,9 x 10 ^ -19 coulomb.
Passaggio 3
Determina la distanza tra gli ioni cercandoli nella tabella dei raggi ionici. Quando gli ioni formano solidi, di solito appaiono il più vicino possibile l'uno all'altro nella tabella. La distanza tra loro viene quindi determinata aggiungendo il raggio dello ione positivo al raggio del negativo. Nell'esempio del bromuro di calcio, gli ioni Ca2 + hanno un raggio di circa 1 angstrom, mentre gli ioni Br- hanno un raggio vicino a 1,96 angstrom. La distanza tra i loro nuclei è quindi 1,00 + 1,96 = 3,96 angstrom.
Passaggio 4
Converti la distanza tra i nuclei ionici in unità metriche, moltiplicando il valore in angstrom per 1 x 10 ^ -10. Continuando l'esempio precedente, la distanza di 3,96 angstrom viene convertita in 3,96 x 10 ^ -10 metri.
Passaggio 5
Calcola la forza di attrazione secondo la formula F = k * q1 * q2 / d ^ 2. Usando i valori precedentemente ottenuti di bromuro di calcio e usando 8,99 x 10 ^ 9 come valore k, abbiamo F = (8,99 x 10 ^ 9) * (3,8 x 10 ^ -19) * (1,9 x 10 ^ -19) / (3,96 x 10 ^ -10) ^ 2. Secondo le regole dell'ordine scientifico delle operazioni, deve essere calcolato prima il quadrato della distanza, quindi F = (8,99 x 10 ^ 9) * (3,8 x 10 ^ -19) * (1,9 x 10 ^ -19) / (1,57 x 10 ^ -19). Continuando con la moltiplicazione e la divisione, arriviamo a F = 4,1 x 10 ^ -9 newton. Questo valore rappresenta la forza di attrazione tra gli ioni.