Cómo calcular la fuerza de atracción entre los iones

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Cuando los metales y no metales forman compuestos, los átomos de metal dan electrones a los átomos no metálicos. Los átomos de metal con ello asumen cargas positivas debido a su pérdida de electrones con carga negativa, y los átomos no metálicos asumen cargas negativas. Los químicos se refieren a átomos cargados como iones que exhiben fuerzas de atracción de los iones de carga opuesta (de ahí el dicho de que "Los opuestos se atraen"). La fuerza de atracción entre los iones de carga opuesta, o de repulsión entre los iones de igual carga, siguen la Ley de Coulomb, expresada matemáticamente como F = k * q1 * q2 / d^2, donde F representa la fuerza de la atracción en Newtons, Q1 y Q2 representan las cargas de los dos iones en culombios, d representa la distancia entre los núcleos de los iones en metros y k es una constante de proporcionalidad de 8,99 x 10 ^ 9 Newton metros cuadrados por culombio cuadrado.

Ve a una tabla de iones para determinar las cargas de los iones positivos y negativos en el compuesto en cuestión. Las fórmulas químicas, por convención, listan el ion positivo primero. En el compuesto bromuro de calcio, o CaBr2, por ejemplo, el calcio representa el ion positivo y presenta una carga de 2. El bromo representa el ion negativo y exhibe un carga de -1. Por lo tanto, la ecuación de la ley de Coulomb es q1 = 2 y q2 = 1.

Convierte las cargas de los iones a culombios multiplicando cada cargo por 1,9 x 10 ^ -19. Por tanto, el ion calcio 2 exhibe una carga de 2 * 1.9 x 10 ^ -19 = 3,8 x 10 ^ -19 culombios y bromo presenta una carga de 1,9 x 10 ^ -19 culombios.

Determina la distancia entre los iones viendo a una tabla de radios iónicos. Cuando se forman los sólidos, los iones normalmente están muy cerca entre sí. Por consiguiente, la distancia entre ellos se determina mediante la suma de los radios de los iones positivos y negativos. En el ejemplo bromuro de calcio, iones de Ca2+ exhiben un radio de aproximadamente 1,00 angstroms y los iones de bromo exhiben un radio de alrededor de 1,96 angstroms. Por consiguiente, la distancia entre sus núcleos es 1,00 + 1,96 = 3,96 angstroms.

Convierte la distancia entre los núcleos de los iones a unidades de metros multiplicando el valor en angstroms por 1 x 10 ^ -10. Continuando con el ejemplo anterior, la distancia de 3,96 angstroms se convierte a 3,96 x 10 ^ -10 metros.

Calcula la fuerza de atracción de acuerdo a F = k * q1 * q2 / d^2. Utilizando los valores obtenidos previamente para bromuro de calcio y el uso de 8,99 x 10 ^ 9 como el valor para k da F = (8,99 x 10 ^ 9) * (3,8 x 10 ^ -19) * (1,9 x 10 ^ -19) / (3,96 x 10 ^ -10) ^ 2. Bajo las reglas del orden científico de las operaciones, la cuadratura de la distancia debe ser llevada a cabo en primer lugar, lo que da F = (8,99 x 10 ^ 9) * (3,8 x 10 ^ -19) * (1,9 x 10 ^ -19) / (1,57 x 10 ^ -19). La multiplicación y división dan entonces F = 4,1 x 10 ^ -9 Newtons. Este valor representa la fuerza de atracción entre los iones.