Łączenie jonów w soli

Zwykła sól, inaczej „sól kuchenna” składa się z jonów sodu i jonów chlorku. Jej nazwa chemiczna to chlorek sodu. Za pomocą symboli chemicznych zapisujemy ją w ten sposób: NaCl. Wzór chemiczny wskazuje na to, że w soli jest tyle samo jonów dodatnich, co ujemnych w proporcji „jeden do jednego”. Oto inna sól.

Zawiera jony magnezu i jony chlorku: chlorek magnezu. Jest w nim dokładnie dwa razy więcej jonów chlorku, niż jonów magnezu, czyli proporcja między nimi to „jeden do dwóch”. Wzór chemiczny chlorku magnezu to MgCl2. Chlorek glinu to także sól, a jego wzór chemiczny to AlCl3. Na każdy jon glinu przypadają trzy jony chlorku.

Co zatem decyduje o liczbie jonów danego rodzaju, potrzebnych do powstania tych związków? Ma to związek z ładunkami jonów. Aby powstał związek jonowy, liczba ładunków dodatnich i ujemnych musi być taka sama. Jony sodu mają ładunek dodatni a jony chlorku ujemny. Wystarczy po jednym każdego rodzaju, aby ładunki się równoważyły. Ładunek jonów magnezu to dwa plus.

Będą nam więc potrzebne dwa jony chlorku każdy z jednym ładunkiem ujemnym. Stąd właśnie wzórŁ: MgCl2. W chlorku glinu potrzeba nam trzech jonów chlorku, aby powstał związek obojętny. Każdy z jonów chlorku nadal ma jeden ładunek ujemny, tak więc jony glinu muszą mieć ładunek trzy plus. Wyobraźcie sobie, że jony to puzzle.

Jon ujemny ma „języczek” dla każdego dodatkowego elektronu, a jon ujemny ma „dołek” dla każdego brakującego elektronu. Wystarczy jeden element każdego rodzaju, aby powstał związek jonowy NaCl. W jonie magnezu brakuje dwóch elektronów, więc ten jon jako element układanki ma dwa dołki. Z kolei jon glinu, o ładunku trzy plus, ma trzy dołki. Elementy puzzli pokazują, ile potrzeba jonów chlorku, aby ładunki się zgadzały.

Jeden dla sodu, dwa dla magnezu i trzy dla glinu. Tu mamy sól, która zawiera sód i siarkę. Jony powstałe z siarki nazywamy jonami siarczkowymi. Oto siarczek sodu. Dla każdego jonu siarki potrzebujemy tutaj dwóch jonów sodu.

Wzór to Na2S. Czy możemy określić, jaki ładunek ma jon siarczkowy? Tak. Skoro potrzebne są dwa jony sodu, każdy o ładunku „plus”, jon siarczkowy musi mieć ładunek dwa minus. Możemy go przedstawić jako element puzzli, który ma dwa języczki.

Dwa jony „plus” razem z jednym jonem „dwa minus” tworzą sól obojętną. A co jeśli chcemy stworzyć sól, łącząc jony magnezu i jony siarczkowe? Jaki będzie wyglądał wzór? Jon „dwa plus” i jon „dwa minus”. Wystarczy po jednym z każdego z nich, aby się zneutralizowały.

Wzór chemiczny siarczku magnezu to MgS. W ten sposób możemy stworzyć dowolny związek jonowy, jeśli tylko liczba ładunków dodatnich i liczba ładunków ujemnych jest taka sama, czyli jeśli elementy układanki do siebie pasują. Weźmy na przykład siarczek glinu. Glin o ładunku trzy plus i siarka o ładunku dwa minus. Ile każdego z nich będziemy potrzebowali?

Jeśli chcesz, możesz zatrzymać film. Musimy mieć tyle samo ładunków dodatnich, co ujemnych. Tyle samo „dołków” i „języczków”. Dwa jony glinu dają nam w sumie sześć „dołków”, a trzy jony siarki dają sześć „języczków”. Wzór chemiczny siarczku glinu to Al2S3.

Istnieją jony o jeszcze wyższych ładunkach. Cyna, o symbolu chemicznym Sn, może tworzyć jony o ładunku cztery plus. To znaczy, że cyna, jako element puzzli, ma cztery dołki. Azot, o symbolu chemicznym N, tworzy jony o ładunku trzy minus. Takie jony nazywamy jonami azotkowymi i są to elementy puzzli, które mają trzy języczki.

Ile każdego z jonów trzeba, żeby powstała sól: azotek cyny. Dołączajmy kolejne elementy, aż wszystkie dołki i języczki będą połączone w pary. Trzy jony cyny dają nam łącznie dwanaście ładunków dodatnich, a cztery jony azotu dają dwanaście ładunków ujemnych. Wzór chemiczny azotku cyny to Sn3N4.