Ionok elektronkonfigurációja

Átírás

1 Ionok elektronkonfigurációja Atomok Ionok N: 1s 2 2s 2 2p e - N 3- : 1s 2 2s 2 2p 6 O: 1s 2 2s 2 2p e - O 2- : 1s 2 2s 2 2p 6 F: 1s 2 2s 2 2p e - F 1- : 1s 2 2s 2 2p 6 Ne: 1s 2 2s 2 2p 6 Na: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1-1 e - Na 1+ : 1s 2 2s 2 2p 6 Mg: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2-2 e - Mg 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 Al: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1-3 e - Al 3+ : 1s 2 2s 2 2p 6 Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/1

2 Ionok elektronkonfigurációja Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/2

3 Ionok elektronkonfigurációja Atoms Ions Fe: [Ar] 4s 2 3d 6-2 e - Fe 2+ : [Ar] 3d 6 Fe: [Ar] 4s 2 3d 6-3 e - Fe 3+ : [Ar] 3d 5 Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/3

4 Ionsugarak Kationok: kisebb főkvantumszám, nagyobb effektív töltés Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/4

5 Ionsugarak Anionok: újabb taszítás + kisebb effektív töltés Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/5

6 Ionizációs energia Ionization Energy (E i ): The amount of energy necessary to remove the highest-energy electron from an isolated neutral atom in the gaseous state. Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/6

7 Ionizációs energia Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/7

8 Ionizációs energia B: 2s árnyékol, O: párból) Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/8

9 Magasabb ionizációs energiák M + energy M 1+ + energy M 2+ + energy M 1+ + e - M 2+ + e - M 3+ + e - Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/9

10 Elektronaffinitás (E ea ): atom + elektron = anion. Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/10

11 Ionos kötés és az ionrácsok 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Na + Cl Na 1+ Cl 1-1s 2 2s 2 2p 6 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/11

12 Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/12

13 Ionos kötés és az ionrácsok Born-Haber ciklus Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/13

14 Ionos kötés és az ionrácsok Born-Haber ciklus 1: Na(s) Na(g) 1 2: Cl 2 (g) Cl(g) 2 3: Na(g) Na 1+ (g) + e - 4: Cl(g) + e - Cl 1- (g) kj/mol +122 kj/mol kj/mol kj/mol 5: Na 1+ (g) + Cl 1- (g) NaCl(s) -787 kj/mol 1 Na(s) + Cl 2 (g) 2 NaCl(s) -411 kj/mol Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/14

15 Rácsenergia Rácsenergia (U): az ionrácsból szabad ionok. Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/15

16 Oktetszabály A főcsoportbeli elemek reakcióban a 8 elektronos szerkezet általában kivételezett. Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/16

17 Oktettszabály Fémek: kis E i és kis E ea. Könnyebben leadnak. Nemfémek: nagyobb E i és nagyobb E ea. Inkább felvesznek elektront. Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/17

18 Oktetszabály Több is elfér. Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/18

19 Alkálifémek Erős redukálószerek Fémes Ezüstfényű Megmunkálható Jó vezető Lágy Reaktív Sóikban fordulnak elő Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/19

20 Alkálifémek Előállítás 2LiCl(l) Elektrolízis KCl-ben 450 C 2Li(l) + Cl 2 (g) 2NaCl(l) Elektrolízis in CaCl C 2Na(l) + Cl 2 (g) Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/20

21 Alkálifémek KCl(l) + Na(l) Előállítás 850 C K(g) + NaCl(l) 2RbCl(l) + Ca(l) 750 C 2Rb(g) + CaCl 2 (l) 2CsCl(l) + Ca(l) 750 C 2Cs(g) + CaCl 2 (l) Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/21

22 Alkálifémek Halogénekkel 2M(s) + X 2 2MX(s) M = Li, Na, K, Rb, or Cs X = F, Cl, Br, or I Hidrogénnel és nitrogénnel 2M(s) + H 2 (g) Hő 2MH(s) M = Li, Na, K, Rb, or Cs 6Li(s) + N 2 (g) Hő 2Li 3 N(s) Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/22

23 Alkálifémek Oxigén 4Li(s) + O 2 (g) 2Li 2 O(s) oxid 2Na(s) + O 2 (g) Na 2 O 2 (s) peroxid K(s) + O 2 (g) KO 2 (s) szuperoxid Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/23

24 Alkálifémek Vízzel 2M(s) + 2H 2 O(l) 2M 1+ (aq) + 2OH 1- (aq) + H 2 (g) Ammóniával M = Li, Na, K, Rb, or Cs 2M(s) + 2NH 3 (l) 2M 1+ (soln) + 2NH 2 1- (soln) + H 2 (g) M = Li, Na, K, Rb, or Cs Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/24

25 Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/25

26 Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/26

27 Az alkálifémek vegyületei Li 2 CO 3 : mániás depresszió kezelése LiH, LiAlH 4 : laboratóriumi redukálószer NaCl: konyhasó, Sóvidék, Erdély Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/27 Wieliczka sóbánya, Lengyelország

28 Az alkálifémek vegyületei NaOH: nátrium-hidroxid, vizes oldata a nátronlúg laboratóriumban lúg, iparban pl. bauxit feltárása, szappangyártás előállítása NaCl vizes oldatának elektrolízise: 2NaCl(aq) + 2H 2 O(l) = 2NaOH(aq) + Cl 2 (g) + H 2 (g) Na 2 SO 4 : nátrium-szulfát, glaubersó laboratóriumban pl. szárítószer (vizet kristályvízként köti meg) iparban pl. papírgyártás Na 2 CO 3 : nátrium-karbonát, szóda, sziksó laboratóriumban pl. CO 2 fejlesztés iparban üveggyártás NaHCO 3 : szódabikarbóna (sütőpor) NaNO 3 : nátrium-nitrát, chilei salétrom: műtrágya, régebben puskaporgyártás Na 3 PO 4 : nátrium-foszfát: vízlágyítás KOH: kálium-hidroxid, vizes oldata a kálilúg KCl: kálium-klorid, ásványként: szilvin felhasználás műtrágyaként K 2 CO 3 : kálium-karbonát, hamuzsír CsOH: alkálielemek Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/28 sziksó, Alföld

29 Na-K pumpa Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/29

30 Alkáliföldfémek Erős redukálószerek Fémes Ezüstfényű Lágy (keményebb az 1a-nál) Nem annyira reaktív, mint 1a Sóikban fordulnak elő Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/30

31 Alkáliföldfémek Előállítás BeF 2 (l) + Mg(l) 1300 C Be(l) + MgF 2 (l) MgCl 2 (l) Elektrolízis Mg(l) + Cl 2 (g) 3MO(l) + 2Al(l) Magas T 3M(l) + Al 2 O 3 (s) M = Ca, Sr, or Ba Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/31

32 Alkáliföldfémek Halogének M + X 2 MX 2 M = Be, Mg, Ca, Sr, or Ba X = F, Cl, Br, or I Oxigén 2M + O 2 2MO M = Be, Mg, Ca, Sr, or Ba Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/32

33 Alkáliföldfémek Víz M(s) + 2H 2 O(l) M 2+ (aq) + 2OH 1- (aq) + H 2 (g) M = Mg, Ca, Sr, or Ba Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/33

34 Mészkő oldódása CaO: kalcium-oxid, égetett mész mészégetés: CaCO 3 (s) = CaO(s) + CO 2 (g) (900ºC) mészoltás: CaO(s) + H 2 O(l) = Ca(OH) 2 (s) Ca(OH) 2 : kalcium-hidroxid, oltott mész építőipar, fertőtlenítés, fémkohászatban salakképző Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/34

35 Az alkáliföldfémek fontosabb vegyületei CaSO 4 : kalcium-szulfát, CaSO 4 2H 2 O: gipsz, CaSO 4 1/2H 2 O: égetett gipsz építőipar, gyógyászat Ca 5 (PO 4 ) 3 (F,OH,Cl): apatit foszfortartamú műtrágya előállítása CaC 2 : kalcium-karbid előállítása: CaO(s) + 3C(s) = CaC 2 (s) + CO(g) felhasználása régebben: karbidlámpák CaC 2 (s) + 2H 2 O(l) = Ca(OH) 2 + C 2 H 2 (g) 2C 2 H 2 (g) + 5O 2 (g) = 4CO 2 (g) + 2H 2 O(g) CaCO 3 : kalcium-karbonát, mészkő (pát, kalcit, aragonit) korábban néztük: mészkő oldódása (Ca,Mg)CO 3 : dolomit A víz keménysége: állandó és változó ~ Változó: Ca(HCO 3 ) 2 + Mg(HCO 3 ) 2 forralással karbonátok kicsapódnak Állandó: többi Ca- és Mg-só aragonit kalcit

36 Ioncsere Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/36

37 Biomineralizáció Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/37

38 Alumínium Fémes Ezüstfényű Jó vezető Oxigénnel reagál (oxidréteg) Vízzel nem (oxidréteg) Földkéreg fontos eleme Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/38

39 Alumínium Előállítás 2Al 2 O 3 (soln) Elektrolízis Na 3 AlF 6 -ban 980 C 4Al(l) + 3O 2 (g) Halogénekkel 2Al + 3X 2 2AlX 3 X = F, Cl, Br, or I Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/39

40 Alumíniumgyártás Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/40

41 Alumínium Oxigén 4Al + 3O 2 2Al 2 O 3 Nitrogén 2Al + N 2 2AlN Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/41

42 Halogének Erős oxidálószerek Nemfémes Kétatomos molekulák Reaktívak Sóikban fordulnak elő Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/42

43 A 17. csoport elemeinek tulajdonságai Felhasználásuk és kémiai tulajdonságaik : F 2 : halványsárga, rendkívül reaktív gáz, fluorozásra használják: UF 6, SF 6, teflon e.á. Cl 2 : sárgászöld, szúrósszagú gáz; fertőtlenítőszer: pl. víztisztítás Br 2 : vörösbarna, szúrósszagú folyadék; iparban brómozásra használják, ill. hagyományos fekete-fehér fényképezéshez AgBr előállítása I 2 : sötétszürke, könnyen szublimálható kristályos anyag; oxigénmentes oldószerben lilás, oxigéntartalmú oldószerben barna színnel oldódik; alkoholos oldatát fertőtlenítőszerként (oxidálószer) alkalmazzák Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/43

44 Halogének Előállítás 2HF(l) 2NaCl(l) Elektrolízis 100 C Elektrolízis 100 C H 2 (g) + F 2 (g) 2Na(l) + Cl 2 (g) 2Br 1- (aq) + Cl 2 (g) Br 2 (l) + 2Cl 1- (aq) 2I 1- (aq) + Cl 2 (g) I 2 (s) + 2Cl 1- (aq) Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/44

45 Halogének Fémekkel 2M + nx 2 2MX n M = Metal X = F, Cl, Br, or I Hidrogénnel H 2 (g) + X 2 2HX(g) X = F, Cl, Br, or I Más halogénekkel I 2 (g) + Cl 2 (g) 2ICl(s) Br 2 (l) + F 2 (g) 2BrF(g) Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/45

46 Nemesgázok Színtelen, szagtalan Nemfém Igen kevéssé reaktív Egyatomos gázok Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/46

47 Nemesgázok Reakció Xe(g) + F 2 (g) XeF 2 (s) Xe(g) + 2F 2 (g) XeF 4 (s) Xe(g) + 3F 2 (g) XeF 6 (s) Copyright 2008 Pearson Prentice Hall, Inc. Chapter 6/47