Suolan kokoaminen

Tavallinen suola - eli pöytäsuola - koostuu natrium- ja kloridi-ioneista. Sen kemiallinen nimi on natriumkloridi. Kemiallisten merkkien avulla se kirjoitetaan näin: NaCl. Kemiallinen kaava osoittaa, että siinä on saman verran positiivisia ja negatiivisia ioneja. Suhde niiden välillä on "yksi yhteen".

Tässä on toinen suola. Se sisältää magnesium- ja kloridi-ioneja: magnesiumkloridi. Sillä on kaksi kertaa enemmän kloridi- ioneja kuin magnesiumioneja, eli sen suhde on "yksi kahteen". Magnesiumkloridin kemiallinen kaava on MgCl2. Myös alumiinikloridi on suola, jonka kemiallinen kaava on AlCl3.

Jokaista alumiini-ionia kohden on kolme kloridi-ionia. Mikä määrittelee sen, kuinka monta erilaista ionia tarvitaan muodostamaan nämä yhdisteet? Sillä on tekemistä ionien varausten kanssa. Ionisen yhdisteen muodostamiseen tarvitaan yhtä suuri määrä positiivisia ja negatiivisia varauksia. Natrium- ja kloridi-ionien varaukset ovat plus yksi ja miinus yksi.

Siinä on tarpeeksi varausta kummallekin kumoamaan toisensa. Magnesiumionien varaus on 2+. Tarvitaan kaksi kloridi-ionia, joilla molemmilla on yksi negatiivinen varaus. Ja sen takia kaava on MgCl2. Alumiinikloridi tarvitsee kolme kloridi-ionia tuottaakseen neutraalin yhdisteen.

Kloridi-ioneilla on edelleen yksi negatiivinen varaus kummallakin, joten alumiini-ionit tarvitsevat varauksen 3+. Kuvittele ionit palapelin palasina. Negatiivisella ionilla on "uloke" jokaista ylimääräistä elektronia kohden, kun taas positiivisella ionilla on "aukko" jokaista puuttuvaa elektronia kohden. Yksi pala kumpaakin riittää muodostamaan ionisen yhdisteen NaCl. Magnesiumionilta puuttuu kaksi elektronia, joten sen palassa on kaksi aukkoa.

Ja alumiini-ionissa, jonka varaus on 3+, on kolme aukkoa. Palat osoittavat montako kloridi- ionia tarvitaan varausten täsmäämiseen. Yksi natriumille, kaksi magnesiumille ja kolme alumiinille. Tässä on suola, joka sisältää alkuaineita natrium ja rikki. Rikin muodostamat ionit ovat nimeltään sulfidi-ioneja.

Tämä on natriumsulfidi. Tässä tarvitaan kaksi natriumionia jokaista sulfidi-ionia kohden. Kaava on Na2S. Voimmeko päätellä sulfidi-ionin varauksen? Kyllä.

Koska vaaditaan kaksi natriumionia, jonka kummankin varaus on yksi plus, sulfidi-ionin varauksen täytyy olla 2-. Se voidaan osoittaa palapelin palalla, jossa on kaksi uloketta. Kaksi "plus" -ionia yhdessä yhden "kaksi-miinus" -ionin kanssa muodostavat neutraalin suolan. Mitä jos haluamme valmistaa suolan käyttämällä magnesium- ja sulfidi-ioneja? Mikä silloin on kaava? "Kaksi-plus"-ioni ja "kaksi-miinus"-ioni.

Yksi kumpaakin riittää kumoamaan toisen varauksen. Magnesiumsulfidin kemiallinen kaava on MgS. Tällä tavalla voimme valmistaa minkä tahansa ionisen yhdisteen varmistamalla, että plusvarausten määrä on sama kuin miinusvarausten määrä. Että palapelin palat sopivat yhteen. Kokeillaan esimerkiksi alumiinisulfidilla.

Alumiini, jonka varaus on 3+ ja sulfidi, jonka varaus on 2-. Montako kumpaakin tarvitaan? Pysäytä elokuva, jos haluat miettiä. Tarvitsemme saman määrän positiivisia ja negatiivisia varauksia. Saman määrän "ulokkeita" ja "aukkoja".

Kahdessa alumiini-ionissa on yhteensä kuusi "aukkoa". Ja kolmessa sulfidi-ionissa on kuusi "uloketta". Alumiinisulfidin kemiallinen kaava on Al2S3. On myös ioneja, joilla on vielä korkeampi varaus. Tina, jonka kemiallinen merkki on Sn, voi muodostaa ioneja, joiden varaus on 4+.

Se tarkoittaa, että tinapalassa on neljä aukkoa. Vety, jonka kemiallinen merkki on N, muodostaa ioneja, joiden varaus on 3-. Näitä sanotaan nitridi-ioneiksi, ja niiden palapelipaloissa on kolme uloketta. Montako ionia kumpaakin tarvitaan muodostamaan tinanitridi-suolaa? Lisätään yhä enemmän paloja, kunnes kaikki ulokkeet ja aukot on liitetty yhteen.

Kolmen tinaionin avulla saamme yhteensä kaksitoista positiivista varausta ja neljän nitridi-ionin avulla saamme kaksitoista negatiivista varausta. Tinanitridin kemiallinen kaava on Sn3N4.