Avainero – ioniset vs molekyyliset kiintoaineet
Kiinteät aineet ovat yhdisteitä, jotka esiintyvät kiinteässä tilassa tietyssä lämpötilassa ja paineessa. Kiinteällä olomuodolla tarkoitetaan, että kyseisen aineen atomit, molekyylit tai ionit ovat tiiviisti pakattuina, jolloin vältetään näiden kemiallisten lajien liikkuminen (toisin kuin nesteissä tai kaasuissa). Kiinteitä aineita on kahta päätyyppiä; ioniset kiinteät aineet ja molekyylikiintoaineet. Ioniyhdisteet sisältävät ioneja, joita pidetään yhdessä ionisten kemiallisten sidosten kautta. Ionisidokset ovat sähköstaattisia vetovoimavoimia vastakkaisesti varautuneiden ionien välillä. Molekyylikiintoaineet ovat kiinteitä aineita, jotka sisältävät erillisiä molekyylejä, jotka pidetään yhdessä Van der Waal -voimien avulla. Keskeinen ero ionisten kiinteiden aineiden ja molekyylisten kiinteiden aineiden välillä on se, että ioniset kiinteät aineet sisältävät ionisia kemiallisia sidoksia, kun taas molekyyliset kiinteät aineet sisältävät Van der Waalin voimia.
Mitä ovat ioniset kiinteät aineet?
Ioniset kiinteät aineet ovat kiinteitä yhdisteitä, jotka koostuvat vastakkaisesti varautuneista ioneista, joita sähköstaattiset vetovoimat pitävät yhdessä. Ionit ovat positiivisesti varautuneita ioneja, jotka ovat kationeja, ja negatiivisesti varautuneita ioneja, joita kutsutaan anioneiksi. Näiden ionien välinen kemiallinen sidos tunnetaan ionisidoksena. ionisen kiinteän aineen kokonaisvaraus on neutraali. Tämä johtuu siitä, että kationeja ympäröivät anionit ja päinvastoin.
Ioniset kiinteät aineet voivat sisältää joko yksinkertaisia ioneja, kuten Na+ ja Cl– tai monimutkaisia ioneja, kuten ammoniumioneja (NH). 4+). Ionisia kiintoaineita, jotka sisältävät H+-ioneja, kutsutaan happamiksi yhdisteiksi, koska nämä kiinteät aineet vapauttavat H+-ioneja veteen liuotettuna (se alentaa vesipitoisuuden pH:ta). keskikokoinen). Ionisia kiintoaineita, jotka sisältävät OH– ioneja, kutsutaan emäksisiksi yhdisteiksi, koska ne vapauttavat OH– ioneja (se lisää pH:ta).
Ionisilla kiintoaineilla on tyypillisesti korkeat sulamis- ja kiehumispisteet. Nämä kiinteät aineet ovat kovia ja hauraita. Kun ioniset kiinteät aineet sulatetaan, siitä tulee erittäin johtavaa, koska ioniyhdisteiden sulassa muodossa on ioneja, jotka voivat johtaa sähköä. Ionisia kiinteitä aineita voidaan muodostaa erilaisilla prosesseilla, kuten haihduttamalla, saostamalla, jäädyttämällä jne.
Kuva 01: Ionisidoksen muodostuminen
Ionisilla kiintoaineilla on tyypillisesti säännöllinen kiderakenne. Siellä ionit ovat tiiviisti pakattuina siten, että hilan energia minimoituu. Hilan energia on energiamäärä, joka tarvitaan hilan muodostamiseen täysin erottuneista ioneista.
Mitä ovat molekyyliset kiinteät aineet?
Molekylaarinen kiinteä aine on eräänlainen kiinteä aine, jossa molekyylejä pitävät yhdessä van der Waalsin voimat ioni- tai kovalenttisten sidosten sijaan. Molekyylikiintoaine sisältää erillisiä molekyylejä. Van der Waal -voimat, jotka sitovat näitä molekyylejä toisiinsa, ovat heikompia kuin kovalenttiset tai ionisidokset. Näissä kiintoaineissa olevat molekyylit voivat olla yksiatomisia, kaksiatomisia tai jopa moniatomisia.
Koska molekyylien väliset voimat molekyylien kiinteissä aineissa ovat hyvin heikkoja, näillä kiinteillä yhdisteillä on alhaisemmat sulamispisteet (usein se on alle 300 ◦C). ja myös nämä molekyyliset kiinteät aineet ovat suhteellisen pehmeitä ja niillä on pienempi tiheys. Voi kuitenkin olla myös vetysidoksia, dipoli-dipoli-vuorovaikutuksia, Lontoon voimia jne. (Van der Waalin voimien sijaan).
Van der Waal-voimia voidaan havaita ei-polaaristen molekyylien välillä. dipoli-dipoli-vuorovaikutuksia voidaan havaita polaarisissa molekyyleissä. vetysidoksia on molekyylien välillä, jotka sisältävät funktionaalisia ryhmiä, kuten O-H, N-H ja F-H.
Kuva 02: Kaavio, joka esittää hiilidioksidimolekyylejä kiinteässä muodossa
Molekulaaristen kiinteiden aineiden molekyylien väliset heikot Van der Waal-voimat määräävät kiinteän aineen ominaisuudet. Joitakin näistä ominaisuuksista ovat alhaiset sulamis- ja kiehumispisteet, alhainen mekaaninen lujuus, alhainen sähkönjohtavuus, alhainen lämmönjohtavuus jne.
Mitä eroa on ionisilla ja molekyylisillä kiinteillä aineilla?
Ioni vs molekyylikiintoaineet |
|
| Ioniset kiinteät aineet ovat kiinteitä yhdisteitä, jotka koostuvat vastakkaisesti varautuneista ioneista, joita sähköstaattiset vetovoimat pitävät yhdessä. | Molekulaarinen kiinteä aine on kiinteä aine, jossa molekyylejä pitävät yhdessä van der Waalsin voimat ioni- tai kovalenttisten sidosten sijaan. |
| Kemialliset sidokset | |
| Ionisissa kiinteissä aineissa on ionisidoksia. | Molekylaarisilla kiinteillä aineilla on pääasiassa Van der Waal -voimia, ja siellä voi olla myös vetysidoksia, dipoli-dipolivuorovaikutuksia, Lontoon voimia jne. |
| Sidoksen vahvuus | |
| Ionisilla kiinteillä aineilla on vahvat sidokset. | Molekylaarisilla kiinteillä aineilla on heikot sidokset. |
| Komponentit | |
| Ionisissa kiinteissä aineissa on kationeja ja anioneja. | Molekylaarisissa kiinteissä aineissa on polaarisia tai ei-polaarisia molekyylejä. |
| Sula- ja kiehumispisteet | |
| Ionisilla kiintoaineilla on korkeat sulamis- ja kiehumispisteet. | Molekylaarisilla kiintoaineilla on alhaiset sulamis- ja kiehumispisteet. |
| Tiheys | |
| Ionisten kiintoaineiden tiheys on erittäin korkea. | Molekulaaristen kiintoaineiden tiheys on hyvin pieni. |
| Luonto | |
| Ioniset kiinteät aineet ovat kovia ja hauraita. | Molekylaariset kiinteät aineet ovat suhteellisen pehmeitä. |
Yhteenveto – ioniset vs molekyyliset kiintoaineet
Ioniset kiinteät aineet ovat kationeista ja anioneista koostuvia kiinteitä yhdisteitä. Näiden vastakkaisesti varautuneiden ionien välillä on sähköstaattisia vetovoimaa. Molekyylikiintoaineissa on molekyylejä, joiden välillä on molekyylien välisiä voimia. Ne ovat heikkoja kemiallisia vuorovaikutuksia. Ero ionisten kiinteiden aineiden ja molekyylisten kiintoaineiden välillä on se, että ioniset kiinteät aineet sisältävät ionisia kemiallisia sidoksia, kun taas molekyyliset kiinteät aineet sisältävät Van der Waalin voimia.
