Transcript Dida1112LokoFysKemPerPedSidoksetJaYhdisteet

Kaikenlaisia sidoksia
yhdisteissä: ioni-,
kovalenttiset ja
metallisidokset
Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka
Kari Sormunen
Kevät 2012
Kertausta IONIEN MUODOSTUMISESTA
 Jos atomi luovuttaa tai vastaanottaa
elektroneja, sen sanotaan ionisoituvan
 Ionisoitumisessa atomilla
on pyrkimys oktettiin
Ionit voivat olla myös kahdesta tai useammasta
atomista koostuvia kokonaisuuksia, joilla on
sähkövaraus (esim. NH4-, OH-)
 Metallit muodostavat yleensä positiivisia
kationeja eli luovuttavat elektroneja (esim Na+,
Al3+). Epämetallit pyrkivät (jalokaasuja
lukuunottamatta) vastaanottamaan elektroneja
jolloin ne muodostavat negatiivisia anioneja
(esim Cl-, O2-)


Ionien nimeäminen
 Metalliatomista
muodostuvilla ioneilla ei ole
erityistä ioninimeä. Esimerkiksi Na+ on
natriumioni, K+ on kaliumioni jne
 Epämetalliatomeista muodostuvien ionien nimen
loppuun lisätään yleensä -di—pääte. Esimerkiksi
Cl- on kloridi-ioni, F- on fluoridi-ioni.
Poikkeuksia: O2- on oksidi-ioni, S2- on sulfidiioni. Huomaa, että tässä yhteydessä –dipäätteellä ei ole lukua 2 tarkoittavaa merkitystä.
 Useammasta aineesta muodostuneilla ioneilla on
omat nimitykset. Esimerkiksi OH- on
hydroksidi-ioni, NH4- on ammoniumioni, SO42on sulfaatti-ioni...
Ioniyhdisteessä on ionisidos




Ioniyhdisteen muodostumiseen tarvitaan vähintään
kaksi erilaista ja sopivaa atomia, jotka joutuvat
vuorovaikutukseen keskenään.
Toinen atomi luovuttaa ja toinen vastaanottaa
elektroneja niin, että molemmat saavat
oktettirakenteen.
Ioneille jää erimerkkinen sähkövaraus ja niiden
välille tulee sähköinen vetovuorovaikutus, joka
“sitoo” ionit yhteen.
Esim. natriumkloridin syntyminen...
• Piirrä ja selitä miten kalsiumkloridi (CaCl2)
muodostuu:



Huomaa, että tässä yhteydessä, jos tarkkoja ollaan, syntyvän ioniyhdisteen
nimi on kalsiumdikloridi, jolloin kalsiumin edessä oleva –di kertoo sen, että
yhdisteessä on kaksi kloridi-ionia.
Huomaa vielä, että ioniyhdisteen kaavassa (ja siten nimessäkin) metalli-ioni
ilmaistaan ensin ja sitten epämetalli-ioni: CaCl2, NaCl, jne.
Miten muodostuu ioniyhdiste natriumfluoridi?
Ioniyhdisteet muodostavat suuria ionirakenteita
eli kiteitä. Kiteissä positiiviset ja negatiiviset
ionit vuorottelevat.
 Esim ruokasuolan eli natriumkloridin
kiderakenne:
 Arkikielessä
ioniyhdisteitä
kutsutaan suoloiksi.
Veteen liuoittaessa
ionit irtoavat toisistaan
ja voivat kuljettaa
sähkövirtaa liuoksessa.

Molekyyleissä on kovalenttinen
sidos
Kovalenttinen sidos on sidostyyppi, jossa
atomit jakavat elektroneja keskenään
pyrkiessään oktettiin. Molekyylin
muodostavien atomien välillä on aina
kovalenttinen sidos.
 Kovalenttinen sidos merkitsee yhteisen
elektroniparin muodostumista. Atomien välillä
voi olla yksi, kaksi tai kolme yhteistä
elektroniparia.


Yhdistetyypin nimi juontuu siitä, että ulko- eli ns. valenssielektronit
muodostavat yhteisen elektroniparin (engl. covalent)
Esimerkiksi vetymolekyyli
H2
Vetyatomilla
on yksi ulkoelektroni ja
saadakseen oktetin se tarvitsee yhden
elektronin lisää. Kaksi vetyatomia käyttävät
yhteisesti ulkoeletronejaan muodostaen
yksinkertaisen sidoksen. Yksinkertaisessa
sidoksessa on käytössä yksi yhteinen
elektronipari

Happimolekyyli
O2:
Happiatomi tarvitsee kaksi elektronia lisää saadakseen
oktetin. Nämä kaksi se saa ollessaan
vuorovaikutuksessa toisen happiatomin kanssa,
jolloin atomit käyttävät yhteisenä molemmilta kaksi
elektronia eli ne käyttävät kahta elektroniparia
yhteisenä. Happiatomien välillä on kaksoissidos.
 Pohdituttaa...
 Millainen sidos on typpimolekyylin N2 typpiatomien välillä?
 Entä vedessä H2O? Entä vetykloridissa HCl vedyn ja kloorin välillä?
 Millaisia sidoksia on metaanimolekyylillä CH4?
 Mitä tarkoittaa molekyylin poolisuus? Tarkastellaan esimerkiksi vesimolekyyliä:

Molekyylien merkitseminen ja nimeäminen
 Molekyylissä atomien
lukumäärät merkitään
atomin kemiallisen merkin perään alaindeksillä.
Esimerkiksi vedessä H2O on kaksi vetyä ja yksi
happi
 Nimeämisessä käytetään kreikkalaisperäisiä
etuliitteitä ilmaisemaan atomien lukumääriä
molekyyliyhdisteissä. Lukusana laitetaan sen
atomin eteen, jonka lukumäärää tarkoitetaan.
Esimerkiksi CO2 on hiilidioksidi ja CO on
hiilimonoksidi
 Yleisimmät etuliitteet ovat mono-, di-, tri-,
tetra-, penta-, heksa-



Joillekin yhdisteillä (sekä ioni- että molekyyliyhdisteillä) on myös kansanomainen nimitys, joka ei
kerro mitään varsinaisesta rakenteesta.
Esimerkiksi veden ”oikea” nimitys on
divetymonoksidi. Salmiakki tunnetaan
kemistipiireissä ammoniumkloridina (NH4Cl)
Nimeä seuraavat yhdisteet:
 a)
SO3
 b) N2O
 c) ClF3

Kirjoita seuraavien yhdisteiden molekyylikaavat:
 a)
divetyoksidi
 b) hiilitetrakloridi
 c) alumiintrikloridi
Metalleissa atomien välillä on metallisidos


Metallisidos on metalliatomien välillä vallitseva
kemiallinen sidos. Metallissa on irrallisia
”valenssielektroneja”.
Metallien ominaisuudet (hyvä sähkönjohtavuus, hyvä
lämmönjohtavuus, hyvä muokattavuus, korkea
sulamis- ja kiehumispiste, kiiltävä pinta) voidaan
selittää metallisidosten avulla.
 Vapaat elektronit selittävät hyvät sähkön- ja
lämmönjohtavuusominaisuudet.
 Metallisidos on hyvin luja ja atomit ovat lähellä
toisiaan. Tämän takia metallit ovat sitkeitä ja täten
hyvin muokattavissa...
Sidostyyppi vaikuttaa aineen
kemiallisiin ominaisuuksiin

Miksi ruokasuolaliuos johtaa sähköä, mutta sokeriliuos ei? [vrt.
sähköopin harjoitukset viikko V, työ 2]

Miksi vesinoro ”taipuu” sekä kohti positiivisesti varautunutta sauvaa
että kohti negatiivisesti varautunutta sauvaa? [vrt. sähköopin
harjoitukset viikko V, työ 1]

Miksi kiinteä jää on ”harvempaa” kuin nestemäinen vesi? [Jää siis
kelluu veden päällä]