Йонни твърди вещества

Нека поговорим малко за йонни твърди вещества, които можеш да си представиш като твърди вещества, образувани от йони. Нека малко помислим за тези йони. Например можем да разгледаме елементи от първа група, особено лития, натрия или калия. И в много други видеа вече говорихме, че тези елементи може би не искат много да задържат най-външния си електрон, понеже имат само един електрон в най-външния си слой. И ще е доста лесно да загубят този електрон, за да стигнат до конфигурация на благороден газ, за да имат пълен външен слой. Тези елементи предпочитат да загубят един електрон. Елементите от втора група предпочитат да загубят два електрона. Докато ако преминеш към другата страна на периодичната система, ако разгледаш халогените тук, те се различават само с един електрон от електронната конфигурация на благороден газ, от наличие на пълен външен слой. Те предпочитат да приемат електрони. Ако разгледаш елементи като кислород и сяра, те предпочитат да приемат два електрона, ако могат. Какво мислиш се случва, ако имаш метали от левия край тук, смесени с неметали от десния край тук? Може да си представиш, че ще протече реакция. Например ако смесиш натрий с хлор, натрият може да отдаде електрон на хлора, в който случай ще имаш натриеви катиони, положително зарадени йони, а хлорните атоми ще приемат тези електрони, те стават хлорни аниони. И ако имаш куп положителни йони, носещи се около куп отрицателни йони, какво мислиш ще се случи? Те ще бъдат привлечени едни към други. И ще бъдат привлечени едни към други, и ще образуват кристална решетка. Харесва ми да използвам натриев хлорид като пример, понеже това вероятно е веществото, който виждаме най-често в живота си, това е трапезна сол. Ако го оближеш, то ще има солен вкус. Но има много други соли, които са йонни твърди вещества, много от тях ще бъдат категоризирани като соли по принцип. Може да имаш калиев хлорид. Може да имаш натриев флуорид. Може да имаш, например, магнезиев оксид. Какво става тук? В тази ситуация всеки магнезиев атом може да загуби два електрона, така че ще стане йон със заряд +2 и всеки кислороден атом ще получи два електрона. Тогава те са аниони със заряд -2. И тези йони отново ще се привличат едни към други и да образуват йонно твърдо вещество с подредена кристално-решетъчна структура. Нека помислим малко за свойствата им. Първо, нека помислим за точките на топене. При тези твърди вещества електростатичното привличане между тези йони е силно. По принцип те имат високи точки на топене. Ами ако сравним точките на топене между йонните твърди вещества? Например, ако искаш да сравниш точката на топене на натриевия хлорид с точката на топене на магнезиевия оксид, кое мислиш ще има по-висока точка на топене? Спри видеото и помисли. Както можеш да си представиш, електростатичното привличане ще зависи от две неща. Големината на заряда и радиуса на атомите, които образуват тази решетъчна структура. И големината на заряда тук е ясна. Тук имаш +2 заряд, привлечен към -2 заряд, така че това има по-силно електростатично привличане и ще имаш по-висока точка на топене. Точката на топене на магнезиевия оксид е 2825 градуса по Целзий, докато точката на топене на трапезната сол, или натриевия хлорид, е 801 градуса по Целзий. Може също да опиташ да сравниш натриевия хлорид с нещо като натриев флуорид. Кое мислиш ще има по-висока точка на топене? Натриевият хлорид или натриевият флуорид? Флуорните атоми са по-малки от хлорните и всеки от тях придобива електрон, но тогава флуорният анион пак ще е сравнително по-малък от хлорния анион. Когато имаш по-малки съставни йони, електростатичното привличане всъщност е по-силно. Спомни си, виждали сме в закона на Кулон, че колкото по-близо са два заряда един до друг, толкова по-големи са силите на привличане или отблъскване, ако са противоположни заряди, това ще е сила на привличане. Натриевият флуорид ще има по-висока точка на топене от натриевия хлорид, поне с малко. Оказва се, че точката на топене на натриевия флуорид е 996 градуса по Целзий. Но ако сравняваш тези трите, най-високата точка на топене е на магнезиевия оксид, следвана от натриевия флуорид, следвана от натриевия хлорид. Зарядът тук е това, което доминира. Следващият въпрос, който може да се чудиш, е, че можеш да си представиш, че тези твърди вещества са доста здрави, но какво ще се случи, ако опитаме да ги разбием? Ще се огънат ли като металите, които познаваме и ще проучваме в други видеа, или ще се случи нещо друго? И за да разберем това, ще начертая двумерно представяне на това. Нека нарисувам хлоридните аниони. Това е двумерна версия на тази кристална решетка. Очевидно не е начертана в мащаб. И ще начертая натриевите йони. Натриевите катиони. Както можеш да видиш, положителните йони са привлечени към отрицателните, затова те са едни до други, отрицателните не са едни до други, понеже те се отблъскват и положителните не са едни до други, но какво ще се случи, ако натисна много силно от тази страна и ако натисна много силно от тази страна? Какво ще се случи, ако натисна достатъчно силно, че тази страна започне да отива нагоре? Тя започва да отива нагоре. Ще се огъне ли или – какво мислиш ще се случи, когато стигна ето тук? Когато стигна ето тук, изведнъж не само се разрушава кристалната решетка, но отрицателните са до отрицателните, а положителните са до положителните и материала няма да се огъне и да е ковък като металите, които сме виждали, а просто ще се счупи. Въпреки че е здрав, този материал е крехък, чуплив. Последният въпрос, който ще обсъдим в това видео, е – според тоб колко добре йонните твърди вещества ще провеждат електричество? Спри видеото и помисли за това. За да провеждат електричество, или електроните, или зарядът трябва да могат да се придвижват. И когато са само в твърда форма като това, въпреки че имаш тези йони, те няма да се придвижат. Йонните твърди вещества в твърдо състояние не са добри проводници на електричество. Могат да са добри проводници на електричество, ако ги разтвориш в разтвор. Например, ако разтвориш тази сол във вода, сега йоните могат да се движат и тогава са добри проводници на електричество. Или ако нагрееш този натриев хлорид над 801 градуса по Целзий и той премине в течно състояние, тогава, отново, йоните могат да се движат и могат да провеждат електричество. Надявам се, че сега знаеш малко повече за йонните твърди вещества.