
Ładunek jonu i liczba możliwych wiązań

Ulepsz, aby mieć więcej treści
Barium atoms have two valence electrons. What charge do barium ions get?
Oto tabela zawierająca wszystkie znane nam pierwiastki. Układ okresowy pierwiastków. Każde okienko to jeden pierwiastek. Większość z nich to metale. Metale wchodząc w reakcje z innymi substancjami, chcą oddać elektrony.
Pozbywając się ich stają się jonami dodatnimi. Niektóre pierwiastki to niemetale. Większość niemetali chce przyjąć więcej elektronów i stać się jonami ujemnymi. Niemetale mogą przyjmować elektrony w jeszcze inny sposób: poprzez łączenie się ze sobą. Wtedy uwspólniają elektrony, tworząc wiązania kowalencyjne.
Między metalami a niemetalami znajdują się pierwiastki, które nie pasują ani do jednej, ani do drugiej kategorii. Takie pierwiastki to półmetale zwane też metaloidami. Granica między metalami a niemetalami nie jest linią prostą: kształtem przypomina raczej schody. I przez to wszystko nam się trochę komplikuje. Dlaczego?
Spójrzcie. W przypadku niektórych pierwiastków wyraźnie widać, jaki będzie ich ładunek, gdy stracą lub przyjmą elektrony. Wskazuje nam na to kolumna, w której się znajdują. Wszystkie atomy z pierwszej kolumny chcą oddać jeden elektron i utworzyć jony o ładunku plus jeden. Pierwiastki w drugiej kolumnie tworzą jony o ładunku plus dwa, oddając dwa elektrony.
Te pierwiastki - metale przejściowe - nie zachowują się według prostej reguły, a tworzone przez nie jony mogą mieć różne ładunki. Teraz zwęzimy środkową część tabeli, żeby oszczędzić trochę miejsca. Po drugiej stronie metali przejściowych schemat jest taki sam. W tej kolumnie atomy tworzą jony o ładunku trzy plus, ale nie wszystkie. Dlaczego?
Ponieważ tu jest „granica”, za którą zaczynają się półmetale, a półmetale nie przestrzegają zasady dotyczącej ładunku jonów. Tylko substancje pod półmetalami będą miały ładunek 3+. W kolumnie z jonami o ładunkach 4+ i 5+ jest tak samo: Zasada dotyczącą ładunków jonów działa tylko w rzędach pod półmetalami. Tutaj metale mogą czasem tworzyć jony o niższych ładunkach, ale najwyższe możliwe to 4+ i 5+. A co z niemetalami po prawej stronie układu okresowego?
Te kolumny pokazują, ile elektronów chcą przyjąć atomy. Na końcu po prawej mamy pierwiastki, które nie chcą żadnych elektronów. Możemy powiedzieć, że ich ładunek to „zero”. W kolumnie tuż obok, po lewej, są atomy, które chcą przyjąć jeden elektron. Gdy to zrobią, będą miały ładunek minus jeden.
Niemetale mogą też przyjmować elektrony w inny sposób: za pomocą wiązań kowalencyjnych. Ponieważ te atomy potrzebują tylko jednego elektronu, wystarczy im jedno wiązanie. Ich „zdolność do tworzenia wiązań”, czyli walencyjność, wynosi jeden. Czy tak jest we wszystkich atomach w tej kolumnie? Nie.
Pólmetale, które są tutaj, na dole, zachowują się inaczej. W następnej kolumnie, idąc w lewo, atomy potrzebują dwóch elektronów. Mogą więc stworzyć dwa wiązania lub przyjąć dwa elektrony i stać się jonami o ładunku minus dwa. Tak jak w poprzedniej kolumnie ta zasada dotyczy tylko pierwiastków nad półmetalami. W tej kolumnie mamy tylko dwa niemetale, których jony uzyskują ładunek minus trzy lub które chcą utworzyć trzy wiązania.
Jest tylko jeden niemetal, który tworzy cztery wiązania lub dla którego ładunek jonu może wynieść minus cztery. Tak więc ogólna zasada mówi nam, jaki jest ładunek dodatni jonów metali, jaki jest ładunek ujemny jonów niemetali i jaka jest liczba wiązań, które może utworzyć niemetal. Między metalami a niemetalami mamy półmetale. Ta zasada ich nie dotyczy. Granica pomiędzy metalami a niemetalami przypomina schody, a to znaczy, że niewiele metali tworzy jony o wysokim ładunku dodatnim i niewiele niemetali tworzy jony o wysokim ładunku ujemnym lub tworzy dużą liczbę wiązań kowalencyjnych.