Ionisidos ja ionihila:

Transkriptio

1 YHDISTEET KEMIAA KAIK- KIALLA, KE1 Ionisidos ja ionihila: Ionisidos syntyy kun metalli (pienempi elek.neg.) luovuttaa ulkoelektronin tai elektroneja epämetallille (elektronegatiivisempi). Ionisidos on vahva sidos. Ionirakenteisia yhdisteitä kutsutaan yleisesti suoloiksi. Oktettisäännön avulla voidaan päätellä siirtyvien elektronien määrä. Pyrkimys lähimmän jalokaasun rakenteeseen, s 2 p 6. Huomaa, että d-lohkoon kuuluvat metallit eivät luovuta kaikkia ulkoelektronejaan. Siksi ne voivat esiintyvä useilla eri hapetusluvuilla. Esim. Mangaanilla on +II, +III, +IV, +VI ja +VII.! 1

2 Huomautus Ionisidosta ei voida osoittaa samalla tapaa kuin kovalenttista sidosta. Kukin ioni pyrkii saamaan ympärilleen mahdollisimman monta erimerkkistä ionia ja toisaalta pitämään samanmerkkiset ionit mahd. kaukana. Tämä pyrkimys johtaa siihen, että ionit pakkautuvat kolmiulotteiseksi rakenteeksi, ionihilaksi. Se pysyy koossa sähköisten vetovoimien avulla. Hilassa positiivisten ja negatiivisten varausten summan on oltava nolla ulospäin ioniyhdisteet ovat neutraaleja. Määritelmä, alkeiskoppi: Pienintä yksikköä, jota monistamalla saadaan koko kiderakenne, kutsutaan alkeiskopiksi. ns. alkeiskoppi On huomattava, että ionit järjestyvät tilaan, jossa niiden väliset vetovoimat ovat mahdollisimman suuret ja hylkivät voimat ovat pienet. Ionien koko ja varaus huomioiden huomataan, että suolat kiteytyvät eri tavalla. Eri yhdisteet luokitellaan ja tunnistetaan kidetyypeistä. Ionihilat ovat kovia mutta hauraita, ne rikkoontuvat iskust. Tällöin samanmerkkiset ionit joutuvat kohdakkain ja ne hylkivät toisiaan. Rakenne murtuu. 2

3 Huomautus Kiinteässä ionihilassa ei ole varauksen kuljettajia, eli se ei johda sähköä. Kun sitten suola liukenee esim. veteen, niin vedessä olevat ionit toimivat varauksen kuljettajina, eli elektrolyytteinä. Veteen liukenevan suolan vesiliuos johtaa siis sähköä. Ei ioneita Kun liuoksessa ei ole elektrolyyttejä, ei lamppu pala. Muutamia ioneita Kun liuoksessa on hieman elektrolyyttejä, lamppu palaa himmeästi. Runsaasti ioneita Kun liuoksessa on paljon elektrolyyttejä, lamppu palaa kirkkaasti. Määritelmä, kidevesi: Joidenkin suolojen vesiliuoksessa ionien ja vesimolekyylien väliset ioni-dipolisidokset ovat melko vahvoja, jolloin vesimolekyylit seuraavat ioneita niiden kiteytyessä. Tällöin vesimolekyylit jäävät suolan kiderakenteeseen sisään. Tällaista vettä sanotaan kidevedeksi ja se merkitään pistemerkinnällä (älä sekoita kertolaskun pisteeseen), esimerkiksi kuparisulfaatti CuSO 4 5 H 2 O. Eli yhtä kuparisulfaattiyksikköä kohti kiderakenteeseen on sitoutunut 5 kidevesimolekyyliä. Määritelmä: Hygroskooppinen aine on aine, jolla on kyky imeä vettä itseensä. Näitä aineita käytetään kuivattamaan ilmasta vesihöyryä. Määritelmä: Aineiden erilaiseen liukoisuuteen perustuvaa erotusmenetelmää kutsutaan uutoksi. Kuparisulfaatti on hygroskooppinen aine. 3

4 Ioniyhdisteen kaavan kirjoittaminen Kationi (+-merkkinen ioni) ennen anionia ( -merkkinen ioni)! Ioniyhdisteen nimeäminen Huomautus Orgaaniset suolat: CH 3 COONa natriumetanaatti (tai natriumasetaatti) ensin anioni CH 3 COO - ja sitten kationi Na +, eli juuri toisinpäin kuin epäorgaaniset suolat. Tai HCOOK Kaliummetanaatti, HCOO - -metanaattiioni (formiaatti-ioni) ja K + -kaliumioni. 4

5 KOVALENTTINEN SIDOS Sidoselektroniparin kaksi elektronia ovat lähtöisin sidokseen osallistuvilta atomeilta, yksi elektroni kummaltakin. Epämetalleista kovalenttisin sidoksin rakentuvia yhdisteitä kutsutaan molekyyleiksi. Kovalenttiset sidokset ovat vahvoja, joten sekä alkuainemolekyylit että yhdistemolekyylit ovat pysyviä rakenteita. Elektronegatiivisuus kuvaa siis sidoksen muodostumiseen osallistuvan alkuaineen kykyä vetää sidoselektroneja puoleensa. Kaikkein elektronegatiivisimmalla aineella, fluorilla, tämä kyky on suurin, χ F = 4,0. Kun elektronegatiivisuusarvojen erotus on 0 0,5 on kyseessä pooliton kovalenttinen sidos. Kun 0,5 1,7, niin poolinen kovalenttinen sidos ja kun yli 1,7 niin ionisidos. Muista kuitenkin, ionisidos on metallin ja epämetallin välinen! 5

6 ERINOMAINEN KAAVIO! Avaruusrakenne Hiiliketjun avaruusrakenne pyrkii järjestäytymään siten, että kokonaisuus saavuttaa energiaminimin. Biologisissa tapahtumissa molekyylit tunnistavat toisensa avaruusrakenteen perusteella. Kun hiili muodostaa neljä yksinkertaista sidosta, ne suuntautuvat avaruudessa tetraedrisesti. 6

7 MOLEKYYLIN POOLISUUS Molekyylin poolisuuteen/poolittomuuteen vaikuttaa poolisten/ poolittomien sidosten lisäksi molekyylin koko ja symmetria: - Jos molekyylissä on vain yksi sidos, niin molekyyli on poolinen/ pooliton sen mukaan onko sidos poolinen / pooliton. - Molekyyli on pooliton, jos siinä on vain poolittomia sidoksia. - Nettodipoli häviää täysin symmetrisissä molekyyleissä. Myös funktionaalinen ryhmä (2.-kurssi) kuten koko molekyyli voi olla poolinen tai pooliton. Puhutaan myös nettodipolista. 7

8 8