3.6: L’importanza degli ioni per un chimico

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I chimici apprezzano gli isotopi e li usano nella ricerca di base e applicata. Tuttavia, sono più interessati al movimento degli elettroni. Quando un atomo guadagna o perde elettroni, diventa una specie carica o uno ione. Quando questo accade, il nucleo non viene alterato. Per gli atomi che perdono elettroni, risulterà una carica positiva complessiva (#protoni > #elettroni). Gli atomi che formano questi tipi di ioni sono chiamati cationi. Gli atomi di metallo (situati sul lato sinistro della tavola periodica) perdono sempre elettroni per diventare cationi.

Figura \(\PageIndex{1}): Gli atomi neutri diventano ioni perdendo un elettrone (per formare cationi con carica positiva) o guadagnando elettroni (per formare anioni con carica negativa). (Pubblico dominio; Delmar Larsen)

A differenza degli atomi di metallo, i non metalli guadagneranno elettroni per diventare anioni. Questi tipi di ioni hanno una carica negativa complessiva (#elettroni > #protoni). Con l’eccezione dei gas nobili, tutti gli atomi della tavola periodica perdono o guadagnano elettroni per raggiungere la stabilità elettronica. Diversi tipi di legame si verificano quando gli atomi perdono, guadagnano o condividono elettroni. Questi tipi di legami atomici saranno ulteriormente discussi nel capitolo 4 del tuo libro di testo.

Interattivo: Costruire un atomo

Costruisci un atomo con protoni, neutroni ed elettroni e vedi come cambiano l’elemento, la carica e la massa. Poi fai un gioco per testare le tue idee!

A questo punto, dovresti essere in grado di calcolare tutte le particelle subatomiche quando ti viene data una specifica carica ionica. Inoltre, dovresti padroneggiare le classificazioni degli ioni (riconoscendo che i cationi sono positivi e gli anioni sono negativi). Memorizzare le cariche di ioni specifici sarà richiesto quando si lavorerà sul capitolo 4 del libro di testo. Per ora, le cariche degli ioni saranno fornite e non dovrebbero essere memorizzate. Nota e apprezza le cariche ioniche per gli elementi del gruppo principale nella tabella periodica qui sotto. Infine, i chimici non scrivono un numero per le cariche che coinvolgono il numero uno (1). Per queste specie, vedrai solo un segno + o -. Le cariche di grandezza superiore avranno sempre un numero associato al simbolo dell’elemento.

Figura \(\PageIndex{2}): Tavola periodica con le cariche ioniche degli elementi comuni del gruppo principale. La carica che un atomo acquisisce quando diventa uno ione è legata alla struttura della tavola periodica. All’interno di un gruppo (famiglia) di elementi, gli atomi formano ioni di una certa carica. Si noti che l’idrogeno può adottare una carica + o -. Quando si usa la parola idruro, significa che l’idrogeno ha una carica -.

Esempio \(\PageIndex{1}): Classificazione IOnica

Calcolate le particelle subatomiche per le specie qui sotto usando le informazioni della figura \(\PageIndex{2}}). Etichetta ciascuna come atomo, catione o anione. Fai riferimento alla tavola periodica per le masse, i numeri atomici e le cariche specifiche degli ioni.

  1. Ione alluminio
  2. Atomo di zirconio
  3. Ione zolfo

Soluzioni

  1. Lo ione alluminio contiene 13 protoni, 14 neutroni e 10 elettroni. Questo ione è caricato positivamente, il che significa che ha perso elettroni e forma un catione.
  2. Ci sono 40 protoni, 51 neutroni e 40 elettroni nell’atomo di zirconio. Questo è un atomo che non ha carica complessiva.
  3. Ci sono 16 protoni, 16 neutroni e 18 elettroni nello ione zolfo. Questo ione è caricato negativamente, il che significa che ha guadagnato elettroni e forma un anione.

Esempio \(\PageIndex{2}\): Notazioni di massa A/Z e simboli

Scrivi le notazioni di massa A/Z e simboli per gli ioni/atomi della domanda precedente.

Soluzioni

  1. \(\ce{27}_{13}Al^{3+}}) e Al-27
  2. \(\ce{91}_{40}Zr}} e Zr-91
  3. \(\ce{^{32}_{16}S}^{2-}) e S-32

Se un atomo guadagna o perde elettroni, questo dovrebbe essere rappresentato nel formato A/Z. Il formato simbolo-massa non visualizza la carica dello ione. Ricorda, neutroni e protoni non sono influenzati dai cambiamenti di elettroni.

Hai bisogno di più pratica?

  • Torna alla Sezione 3.E di questa OER e risolvi i problemi #5 e #9.

Contribuenti

  • Elizabeth R. Gordon (Furman University)

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