Представяне на йонни твърди вещества чрез използване на частичкови модели

В това видео ще помислим за това как се подреждат йоните, когато образуват твърди кристали, когато образуват кристални решетки. Казано най-общо, ако имаме голям брой от този бял катион, и ако имаме голям брой от този синьо-зелен анион – да кажем, че те са в отношение едно-към-едно. Как ще изглежда това? Как ще изглежда твърдото вещество, ако трябва да направиш негов разрез в две измерения? За да си представим това, можем да начертаем нещо, което наричаме модел с частици. Просто си представяме двуизмерен разрез на твърдото вещество и чертаем тези йони като частици. Дали ще изглежда ето така, като положителният йон е изцяло от едната страна, а отрицателният йон е от другата страна, от долу, ако вземем разрез? Логично ли ще е нещо такова? Или може би йоните ще са случайно разпределени? Може би имаш положителен тук, а после няколко отрицателни тук. И после, може би, има положителен и положителен, а после положителен ето тук. И може би имаш няколко отрицателни ето тук. Логични ли са тези конфигурации, при които се образуват тези йонни връзки? Когато мислим за Кулонови сили, знаем, че подобните заряди се отблъскват, а противоположните заряди се привличат. Когато се образуват тези йонни твърди вещества, не е вероятно да са изградени по този начин или дори по този начин, понеже ще се образуват по начин, който максимизира силите на привличане и минимизира силите на отблъскване. Какво би било едно подреждане, при което това се случва? Спри видеото и помисли. Ами, всички положителни заряди ще опитат да се приближат колкото е възможно повече до отрицателните заряди и да се отдалечат колкото е възможно повече от други положителни заряди. И същото нещо ще е вярно за отрицателните заряди. Те ще опитат да се отдалечат колкото е възможно повече от другите отрицателни заряди и да се приближат колкото е възможно повече до положителни заряди. Подреждането, което вероятно ще видим, ще е нещо приличащо на шахматна дъска. Може би един положителен тук, положителен тук, положителен тук, положителен тук и положителен тук. Всичко това е един и същи йон, не го чертая перфектно, но те са с един и същи размер. И когато правиш тези двуизмерни представяния, тези частичкови модели, е важно размерът да е правилен, ще помислим за това след малко. И после отрицателните заряди ще са между тях. Забележи. В тази конфигурация всеки отрицателен заряд е ограден от положителни и всеки положителен заряд е ограден от отрицателни. Това максимизира силите на привличане и минимизира силите на отблъскване. И ако помислиш за това в три измерения ще имаш кристална решетка, която изглежда ето така. И сме виждали това в други видеа. Друго интересно нещо, за което да помислим, е размерът на йоните, които образуват това йонно твърдо вещество. Да кажем, че искаме да разгледаме рубидиев бромид. Рубидиев бромид. Как ще изглежда това, ако трябваше да го начертая в двуизмерен частичков модел като този и искам да направя размерите приблизително близки до това, което ще видим при рубидия и брома? Спри видеото и помисли за това и ще ти дам малка подсказка. Може да е полезно да погледнеш периодичната таблица на елементите. Добре, ако разделим това съединения на съставящите го йони, това са рубидиев катион и бромен анион. Рубидиевият катион е загубил електрон. Въпреки че още има 37 протона, електронната му конфигурация сега изглежда като тази на криптона. Бромният анион, въпреки че има само 35 протона, ще получи електрон, за да стане бромен анион и също има електронната конфигурация на криптона. И двата йона имат един и същи брой електрони, но рубидият има два протона повече от брома. Така че рубидият ще привлича този външен слой електрони, четвъртия слой електрони, повече, отколкото ядрото на брома. И рубидият в този пример ще е по-малък от брома. И ако искам да начертая една такава диаграма, тя ще изглежда ето така. Нека първо начертая брома. Имам бромен анион, имам друг бромен анион, друг бромен анион, може би имам един тук, бромен анион тук, може би още няколко. Ако правех това с компютър, щях да ги направя с еднакъв размер. Това са бромните ни аниони. И рубидиевите катиони ще са малко по-малки. И нашият модел с частици може да изглежда ето така. Искаме да се уверим, че катионът е малко по-малък от аниона. Вероятно ще се подредят в модел, който изглежда ето така. И, забележи, опитвам да направя размерите приблизително точни, за да покажа, че катионът наистина е по-малък от аниона. Въпреки че няма да е значително по-малък. Помни, те имат един и същи брой електрони. И нямат драстично различен брой протони. И това е много приблизителен чертеж. Ако те бяха драстично различни, можеш да представиш това чрез размерите на тази диаграма.