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Lorsque les métaux et les non-métaux forment des composés, les atomes de métaux cèdent des électrons aux atomes de non-métaux. Les atomes de métaux deviennent des ions positifs en raison de leur perte d'électrons chargés négativement, et les atomes non métalliques deviennent des ions négatifs. Les ions présentent des forces attractives pour les ions de charge opposée - d’où l’adage qui dit que «les contraires s’attirent». La force d’attraction entre des ions de charge opposée suit la loi de Coulomb: F = k * q1 * q2 / ré2, où F représente la force d’attraction en newtons, q1 et q2 représente les charges des deux ions dans les coulombs, d représente la distance entre les noyaux des ions en mètres et k est une constante de proportionnalité de 8,99 x 109 Newton mètres carrés par coulomb carré.
Reportez-vous à un tableau d'ions pour trouver les charges des ions positifs et négatifs dans le composé. Les formules chimiques, par convention, listent les ions positifs en premier. Dans le composé bromure de calcium, ou CaBr2par exemple, le calcium représente l'ion positif et présente une charge de +2. Le brome représente l'ion négatif et présente une charge de -1. Par conséquent, q1 = 2 et q2 = 1 dans l’équation de la loi de Coulomb.
Convertissez les charges sur les ions en coulombs en multipliant chaque charge par 1,9 x 10-19. L’ion calcium +2 présente donc une charge de 2 * 1,9 x 10-19 = 3,8 x 10-19 coulombs, et le brome présente une charge de 1,9 x 10-19 Coulombs.
Déterminez la distance entre les ions en vous référant à un tableau des rayons ioniques. Lorsqu'ils forment des solides, les ions sont normalement aussi proches que possible les uns des autres. La distance qui les sépare se trouve en additionnant les rayons des ions positifs et négatifs. Dans l'exemple, le bromure de calcium, Ca2+ les ions présentent un rayon d'environ 1,00 angströms et les ions Br- présentent un rayon d'environ 1,96 angströms. La distance entre leurs noyaux est donc de 1,00 + 1,96 = 3,96 angströms.
Convertissez la distance entre les noyaux des ions en unités de mètres en multipliant la valeur en angströms par 1 x 10-10. En reprenant l’exemple précédent, la distance de 3,96 angström est convertie en 3,96 x 10-10 mètres.
Calculer la force d'attraction selon F = k * q1 * q2 / ré2.
En utilisant les valeurs précédemment obtenues pour le bromure de calcium et en utilisant 8,99 x 109 car la valeur de k donne F = (8,99 x 109) * (3,8 x 10-19) * (1,9 x 10-19) / (3,96 x 10-10)2. Selon les règles de l'ordre scientifique des opérations, la mise au carré de la distance doit être effectuée en premier, ce qui donne F = (8,99 x 109) * (3,8 x 10-19) * (1,9 x 10-19) / (1,57 x 10-19) Effectuer la multiplication et la division donne alors F = 4.1 x 10-9 Newtons. Cette valeur représente la force d'attraction entre les ions.