Wiązanie jonowe

Jak to rozwiązać — właściwości a typ sieci

Substancja A: niska temperatura topnienia, dobra rozpuszczalność w wodzie i brak przewodnictwa → kryształ molekularny.

Substancja B: bardzo wysoka temperatura topnienia, nierozpuszczalna, nie przewodzi prądu → kryształ kowalencyjny (atomowy).

✔ Zgodne z kluczem: A — molekularne, B — kowalencyjne.

1. Krok 1 – Identyfikacja jonu $X^-$

   Pierwiastek $X$ to fluor ($\text{F}$) o liczbie atomowej $Z = 9$. Jon $\text{F}^-$ powstaje przez przyłączenie jednego elektronu do neutralnego atomu fluoru, zatem jon $X^-$ posiada: $$9 + 1 = 10 \text{ elektronów}$$

2. Krok 2 – Rozmieszczenie 10 elektronów na podpowłokach

   Elektrony rozmieszczamy zgodnie z zasadą minimalnej energii (regułą Aufbaua), zapełniając kolejno podpowłoki według rosnącej energii:

   • Podpowłoka $1s$ mieści maksymalnie 2 elektrony → zapełniona: $1s^2$
   • Podpowłoka $2s$ mieści maksymalnie 2 elektrony → zapełniona: $2s^2$
   • Podpowłoka $2p$ mieści maksymalnie 6 elektronów → pozostałe $10 - 4 = 6$ elektronów → zapełniona: $2p^6$
3. Krok 3 – Zapis pełnej konfiguracji elektronowej

   Pełna konfiguracja elektronowa jonu $X^-$ ($\text{F}^-$) w stanie podstawowym:

   $$\text{F}^-\text{: } 1s^2\, 2s^2\, 2p^6$$

   Jon $\text{F}^-$ jest izoelektronowy z atomem neonu ($\text{Ne}$, $Z = 10$), który posiada identyczną konfigurację elektronową $1s^2\, 2s^2\, 2p^6$ — w obu przypadkach wszystkie powłoki i podpowłoki pierwszego i drugiego okresu są całkowicie zapełnione.

Wynik końcowy:

$$\boxed{X^-\text{: } 1s^2\, 2s^2\, 2p^6}$$

Jak to rozwiązać — interpolacja trendu

x (LiCl): w szeregu LiF 1033 > LiCl x > LiBr 798 wartość musi leżeć między 798 a 1033 — z podanych pasuje 840.

y (NaBr): NaCl 778 > NaBr y > NaI 692 → wartość między 692 a 778 → 740.

Temperatura topnienia NaI: NaI ma większy anion (I⁻) i mniejszą energię sieciową niż NaCl (801 °C), więc topi się w niższej temperaturze → 662 °C (nie 882 °C).

✔ Zgodne z kluczem: 840; 740; 662 °C.

Jak to rozwiązać — rola ładunku jonów

Krok 1. Energia sieciowa zależy od iloczynu ładunków jonów: im większe ładunki, tym silniejsze przyciąganie elektrostatyczne (prawo Coulomba: siła ∝ q₊·q₋).

Krok 2. W MgO są jony dwuwartościowe Mg²⁺ i O²⁻ (iloczyn ładunków 2·2 = 4), a w LiF — jednowartościowe Li⁺ i F⁻ (iloczyn 1·1 = 1). Rozmiary jonów są podobne, więc o różnicy decyduje ładunek.

Wyjaśnienie (odpowiedź): Jony Mg²⁺ i O²⁻ mają większe ładunki niż Li⁺ i F⁻, dlatego przyciągają się znacznie silniej — stąd energia sieciowa MgO jest wielokrotnie większa niż LiF.

✔ Zgodne z kluczem: decyduje większa wartość ładunków jonów w MgO (2+ i 2−) wobec LiF (1+ i 1−).

Rozwiązanie

Jony Cl⁻ zawierają: KCl, CH₃NH₃Cl, CaCl₂·6H₂O. (HCl i CH₃Cl mają wiązania kowalencyjne, a NaClO zawiera jon ClO⁻.)

Rozwiązanie

• Jonowe: chlorek sodu, tlenek magnezu, wodorotlenek sodu.
• Metaliczne: glin, sód.

(Molekularne: glukoza, jod.)

Rozwiązanie

Jony K⁺ ($138$ pm) i Na⁺ ($102$ pm) mają zbyt różne promienie jonowe (różnica jest zbyt duża), więc nie mogą się wzajemnie zastępować w sieci przestrzennej — dlatego KCl i NaCl nie tworzą kryształów mieszanych (nie są izomorficzne).