Par Jack Brubaker
Mis à jour le 24 mars 2022
Lorsque les métaux et les non-métaux forment des composés, les atomes métalliques donnent des électrons aux atomes non métalliques. Les atomes métalliques deviennent des ions chargés positivement, tandis que les atomes non métalliques deviennent des ions chargés négativement. Les charges opposées s'attirent, une relation quantifiée par la loi de Coulomb :
F =k \frac{q_1 q_2}{d^2}Ici, F est la force d'attraction en Newtons, q_1 et q_2 sont les charges ioniques en coulombs, d est la distance entre les noyaux des ions en mètres, et k est la constante de Coulomb (8,99 × 10 9 N·m²/C²).
Consultez un tableau des ions communs pour déterminer les charges des espèces positives et négatives dans le composé. Les formules chimiques indiquent le cation en premier. Par exemple, dans le bromure de calcium (CaBr2 ), le calcium est le cation avec une charge de +2, tandis que le brome est l'anion avec une charge de –1. Ainsi, q1 =2 et q2 =1 (en unités de charge élémentaires).
Multipliez chaque charge par la charge élémentaire (1,602 × 10 –19 C). L'ion calcium transporte 2 × 1,602 × 10 –19 =3,204 × 10 –19 C, tandis que l'ion bromure porte 1 × 1,602 × 10 –19 =1,602 × 10 –19 C.
Utilisez un tableau des rayons ioniques pour trouver les tailles des ions. Dans les solides, les ions occupent des positions qui minimisent leur séparation, la distance est donc égale à la somme des rayons. Pour Ca 2+ (≈1,00 Å) et Br – (≈1,96 Å), la séparation nucléaire est de 1,00 + 1,96 =3,96 Å.
Convertissez les angströms en mètres en multipliant par 1 × 10 –10 . . Ainsi, 3,96 Å =3,96 × 10 –10 m.
Insérez les valeurs dans l'équation de Coulomb :
F =(8,99 × 10 9 ) × (3,204 × 10 –19 ) × (1,602 × 10 –19 ) ÷ (3,96 × 10 –10 ) 2Mettez d'abord au carré la distance :(3,96 × 10 –10 ) 2 =1,57 × 10 –19 m². Effectuer la multiplication et la division donne F ≈ 4,1 × 10 –9 N. C'est l'ampleur de la force d'attraction entre les ions calcium et bromure dans le réseau cristallin.
Notation scientifique telle que 1,9 × 10 –19 signifie « un virgule neuf fois dix à la puissance moins dix-neuvième ». Saisissez ces valeurs directement dans une calculatrice scientifique à l'aide du bouton EE.
