المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10599 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
العمرة واقسامها
2024-06-30
العمرة واحكامها
2024-06-30
الطواف واحكامه
2024-06-30
السهو في السعي
2024-06-30
السعي واحكامه
2024-06-30
الحلق واحكامه
2024-06-30

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Energetics of Ionic Bond Formation  
  
1029   02:26 صباحاً   date: 7-7-2020
Author : LibreTexts Project
Book or Source : ................
Page and Part : .................


Read More
Date: 11-6-2020 754
Date: 6-7-2017 1948
Date: 5-7-2020 745

Energetics of Ionic Bond Formation

Ionic bonds are formed when positively and negatively charged ions are held together by electrostatic forces. Consider a single pair of ions, one cation and one anion. How strong will the force of their attraction be? According to Coulomb's Law, the energy of the electrostatic attraction (E ) between two charged particles is proportional to the magnitude of the charges and inversely proportional to the internuclear distance between the particles (r):


where each ion’s charge is represented by the symbol Q. The proportionality constant k is equal to 2.31 × 10−28 J·m. This value of k includes the charge of a single electron (1.6022 × 10−19 C) for each ion. The equation can also be written using the charge of each ion, expressed in coulombs (C), incorporated in the constant. In this case, the proportionality constant, k, equals 8.999 × 109 J·m/C2. In the example given, Q1 = +1(1.6022 × 10−19 C) and Q2 = −1(1.6022 × 10−19 C). If Q1 and Q2 have opposite signs (as in NaCl, for example, where Q1 is +1 for Na+ and Q2 is −1 for Cl), then E is negative, which means that energy is released when oppositely charged ions are brought together from an infinite distance to form an isolated ion pair.

Energy is always released when a bond is formed and correspondingly, it always requires energy to break a bond.

As shown by the green curve in the lower half of Figure 1 , the maximum energy would be released when the ions are infinitely close to each other, at r = 0. Because ions occupy space and have a structure with the positive nucleus being surrounded by electrons, however, they cannot be infinitely close together. At very short distances, repulsive electron–electron interactions between electrons on adjacent ions become stronger than the attractive interactions between ions with opposite charges, as shown by the red curve in the upper half of Figure 1. The total energy of the system is a balance between the attractive and repulsive interactions. The purple curve in Figure 1

shows that the total energy of the system reaches a minimum at r0, the point where the electrostatic repulsions and attractions are exactly balanced. This distance is the same as the experimentally measured bond distance.

alt

Figure 1 : A Plot of Potential Energy versus Internuclear Distance for the Interaction between a Gaseous Na+ Ion and a Gaseous Cl Ion. The energy of the system reaches a minimum at a particular distance (r0) when the attractive and repulsive interactions are balanced.

Consider the energy released when a gaseous Na+ ion and a gaseous Cl ion are brought together from r = ∞ to r = r0. Given that the observed gas-phase internuclear distance is 236 pm, the energy change associated with the formation of an ion pair from an Na+(g) ion and a Cl(g) ion is as follows:

The negative value indicates that energy is released. Our convention is that if a chemical process provides energy to the outside world, the energy change is negative. If it requires energy, the energy change is positive. To calculate the energy change in the formation of a mole of NaCl pairs, we need to multiply the energy per ion pair by Avogadro’s number:

This is the energy released when 1 mol of gaseous ion pairs is formed, not when 1 mol of positive and negative ions condenses to form a crystalline lattice. Because of long-range interactions in the lattice structure, this energy does not correspond directly to the lattice energy of the crystalline solid. However, the large negative value indicates that bringing positive and negative ions together is energetically very favorable, whether an ion pair or a crystalline lattice is formed.

We summarize the important points about ionic bonding:

  • At r0, the ions are more stable (have a lower potential energy) than they are at an infinite internuclear distance. When oppositely charged ions are brought together from r = ∞ to r = r0, the energy of the system is lowered (energy is released).
  • Because of the low potential energy at r0, energy must be added to the system to separate the ions. The amount of energy needed is the bond energy.
  • The energy of the system reaches a minimum at a particular internuclear distance (the bond distance).



هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .