Föreläsning 3. Jonbindning, salter och oorganisk-kemisk nomenklatur
Jonbindning. Kap. 3.4. Uppkommer när skillnaden i de ingående ämnenas elektronegativiteter är tillräckligt stor. (Binära föreningar = två grundämnen ingår.) Föreningar är oftast fasta salter. Salter uppstår mest vid förening av en metall och en ickemetall. Oändliga rymdgitter där jonerna ligger i periodisk ordning. Vid upplösning i vatten bildas positiva och negativa joner. Ex. 2 Na(s) + Cl 2 (g) 2 NaCl(s) metall gas salt Skillnad i elektroneg. 3,2 0,9 = 2,3 Rymdgitter med kubisk symmetri Vid upplösning i vatten bildas Na + (aq) och Cl (aq), vilket visas av att lösningen leder ström bra.
Jonbindningen uppkommer genom att Na-atomerna avstår sin enda e till kloratomen så att de får en plus- resp. minusladdning. Na i gr. 1 (alkalimetall) får då 8 valens-e från sitt L-skal och Cl får 8 i sitt M-skal, d.v.s. båda har oktetter. Växelverkan i en ren jonbindning är rent elektrostatisk attraktion. I verkligheten finns alltid ett visst kovalent inslag i och med att elektronmolnen deformeras.
Jongitter. Enhetscell = minsta enhet som återkommer periodiskt i gittret. Koordinationstal = antal närmaste grannar som omger en viss jon. a) Oktaedrisk koordination (6) b) Tetraedrisk koordination (4) Koordinationstal beror på förhållanden mellan jonradier, ju större radie för en viss jon desto fler joner av motsatt laddning får plats runt den. Olika positioner i enhetscellen har olika vikt vid beräkning av saltets sammansättning. Rymd = 1, Sida = 1/2, Kant = 1/4 Hörn = 1/8
Exempel på gittertyper. NaCl-typen. Kubisk kristallstruktur. Båda jonerna har närmsta grannar i oktaedrisk koordination (6 st). Andra med denna gittertyp: LiF, NaF, KBr, MgO, CaO, PbS. Obs. att jonladdningen inte har betydelse, men däremot måste jonerna finnas i stökiometriska förhållandet 1 : 1. CsCl-typen. Här har Cs + -jonen så stor radie att den kan omge sig med 8 st Cl -joner, vilket ger kubisk koordination kring båda jonerna. Läsaren bör kontrollera att de olika jonerna i gittren på de båda enhetscellerna ger stökiometriska förhållandet 1 : 1 i båda fallen. Andra gittertyper t.ex. med andra stök. förhållanden ej kurs. Amorfa ämnen: Saknar kristallstruktur. Ex. Glas
Oxidationstal. Formell storhet ( nettoladdning ) som tilldelas varje ämne i en kemisk förening/jon. Ox.-tal = Z n e (Kärnladdn. antal e som tilldelas atomen) Alla e i en bindning tilldelas det mest elektronegativa grundämnet. Ex. (Romerska siffror) +I -I +II +VI (S) II(O) H-Cl CuSO 4 Regler: 1. Rent grundämne oxidationstalet = OT = 0 2. Σ(OT) = laddning (= 0 för neutral förening) 3. H: OT = +I (und. hydrider I) 4. O: OT = -II (und. peroxider I) 5. Halogener I oftast (und. oxoanjoner och oxider (gr. 17) 6. Gr. 1 har OT = +I, gr. 2 har OT = +II Redox-reaktioner: Ökning i ett eller flera ämnens OT motsvarar minskning i andra ämnens OT exakt. Antal e skall vara oförändrat. 0 +I 0 +II Ex. Zn(s) + 2 H + (aq) H 2 (g) + Zn 2+ (aq)
Oorganisk nomenklatur. Binära ämnen: Minst elektroneg. grundämnet först + det mest el. neg. + -id. Ex. CO = koloxid, NaCl = natriumklorid Numeriska prefix: CO 2 = koldioxid, N 2 S 5 = dikvävepentasulfid Alt. Stocks konvention med oxidationstal: CuCl 2 = koppar(ii)klorid, CuCl = koppar(i)klorid. Föredras ofta för metallsalter. Negativa sammansatta joner Tabell 1. Flera slutar på at eller it (lägre ox.-tal). Kovalenta bindn. inom jonen SO 4 = sulfat eller tetraoxosulfat(vi) (det senare systematiskt namn) SO 3 = sulfit eller trioxosulfat(iv) (det senare systematiskt namn) MnO 4 = permanganat eller tetraoxomanganat(vii) svavel resp. mangan = centralatom, syreatomerna = ligander Sura salter: Na 2 HPO 4 = (di)natriumvätefosfat, NaH 2 PO 4 = natriumdivätefosfat Kunskapskrav enl. Tabell 2 i stencil.
Tabell I. Namn på vissa anjoner härledda ur centralatomens latinska namn. Grundämne Svenskt namn Latinskt namn Namn på anjon H väte hydrogenium hydrid C kol carbo karbonat, karbid N kväve nitrogenium nitrat, nitrit, nitrid Si kisel silicium silikat, silicid S svavel sulfurum sulfat, sulfit, sulfid Fe järn ferrum ferrat, Cu koppar cuprum kuprat, Ag silver argentum argentat, Au guld aurum aurat, Pb bly plumbum plumbat, Hg kvicksilver hydrargyrum, mercurium merkurat Sn tenn stannum stannat
Tabell II. Viktigare oorganiska joner som skall kunna namnges. Ordningen följer periodiska systemet med d-blocket nedanför. Jonerna är ordnade så att för varje grundämne (centralatom i fleratomiga joner) står den jon först, där detta grundämne har det högsta oxidationstalet. Huvudgrupperna (s- och p-blocken). H +, OH Li + Be 2+ BO 3 3 CN, CO 3 NH 4+, NO 3, NO 2 O 2, O F Na + Mg 2+ Al 3+ SiO 4 4 PO 4 3, PO 3 3 SO 4, SO 3, S ClO 3, Cl K + Ca 2+ AsO 4 3, AsO 3 3 BrO 3, Br SnO 3, Sn 2+ Sb 3+ IO 3, I Ba 2+ PbO 3, Pb 2+ Sc 3+ TiO 2+ VO 2 + Cr 2 O 7, CrO 4, Cr 3+ MnO 4, Mn 2+ Fe 3+, Fe 2+ Co 2+ Ni 2+ Cu 2+,Cu + Zn 2+ MoO 4 Ag + Cd 2+ Hg 2+, Hg 2 2+