Kluczowa różnica – jonowe i cząsteczkowe ciała stałe
Substancje stałe to związki, które występują w stanie stałym w określonej temperaturze i ciśnieniu. Stan stały oznacza, że atomy, cząsteczki lub jony w tej substancji są ciasno upakowane, unikając ruchu tych związków chemicznych (w przeciwieństwie do cieczy lub gazów). Istnieją dwa główne rodzaje substancji stałych; ciała stałe jonowe i ciała stałe molekularne. Związki jonowe zawierają jony, które są utrzymywane razem przez jonowe wiązania chemiczne. Wiązania jonowe to siły przyciągania elektrostatycznego pomiędzy przeciwnie naładowanymi jonami. Cząsteczki stałe to substancje stałe, które zawierają oddzielne cząsteczki utrzymywane razem siłami Van der Waala. Kluczowa różnica między ciałami stałymi jonowymi a ciałami stałymi molekularnymi polega na tym, że ciała stałe jonowe zawierają jonowe wiązania chemiczne, podczas gdy ciała stałe molekularne zawierają siły Van der Waala.
Czym są jonowe ciała stałe?
Jonowe ciała stałe to stałe związki złożone z przeciwnie naładowanych jonów utrzymywanych razem przez przyciąganie elektrostatyczne. Jony to jony naładowane dodatnio, które są kationami i jony naładowane ujemnie, zwane anionami. Wiązanie chemiczne między tymi jonami jest znane jako wiązanie jonowe. całkowity ładunek jonowego ciała stałego jest obojętny. Dzieje się tak, ponieważ kationy są otoczone anionami i odwrotnie.
Jonowe ciała stałe mogą zawierać jony proste, takie jak Na+ i Cl– lub jony złożone, takie jak jon amonowy (NH 4+). Jonowe ciała stałe zawierające jony H+ są określane jako związki kwasowe, ponieważ te ciała stałe uwalniają jony H+ po rozpuszczeniu w wodzie (zmniejsza to pH średni). Jonowe ciała stałe zawierające jony OH– określane są jako związki zasadowe, ponieważ uwalniają jony OH– (zwiększają pH).
Jonowe ciała stałe zazwyczaj mają wysokie temperatury topnienia i wrzenia. Te ciała stałe są twarde i kruche. Gdy jonowe ciała stałe topią się, stają się wysoce przewodzące, ponieważ stopiona forma związków jonowych zawiera jony, które mogą przewodzić elektryczność. Jonowe ciała stałe mogą powstawać w różnych procesach, takich jak parowanie, wytrącanie, zamrażanie itp.
Rysunek 01: Tworzenie wiązania jonowego
Zazwyczaj jonowe ciała stałe mają regularne struktury krystaliczne. Tam jony są ciasno upakowane w taki sposób, że energia sieci jest minimalizowana. Energia sieci to ilość energii potrzebna do utworzenia sieci z całkowicie odseparowanych jonów.
Czym są ciała stałe molekularne?
Molekularne ciało stałe to rodzaj ciała stałego, w którym cząsteczki są utrzymywane razem siłami van der Waalsa, a nie wiązaniami jonowymi lub kowalencyjnymi. Cząsteczkowe ciało stałe zawiera dyskretne cząsteczki. Siły van der Waala wiążące te cząsteczki ze sobą są słabsze niż wiązania kowalencyjne lub jonowe. Cząsteczki obecne w tych cząsteczkowych ciałach stałych mogą być jednoatomowe, dwuatomowe, a nawet wieloatomowe.
Ponieważ siły międzycząsteczkowe w cząsteczkowych ciałach stałych są bardzo słabe, te związki stałe mają niższe temperatury topnienia (często jest to mniej niż 300◦C). a także te cząsteczkowe ciała stałe są stosunkowo miękkie i mają niższe gęstości. Mogą jednak występować wiązania wodorowe, oddziaływania dipol-dipol, siły londyńskie itp. (zamiast sił Van der Waala).
Siły Van der Waala można zaobserwować między cząsteczkami niepolarnymi. W cząsteczkach polarnych można zaobserwować interakcje dipol-dipol. wiązania wodorowe występują pomiędzy cząsteczkami zawierającymi grupy funkcyjne, takie jak O-H, N-H i F-H.
Rysunek 02: Diagram przedstawiający cząsteczki dwutlenku węgla w postaci stałej
Słabe siły Van der Waala między cząsteczkami w cząsteczkowych ciałach stałych określają właściwości ciała stałego. Niektóre z tych właściwości obejmują niską temperaturę topnienia i wrzenia, niską wytrzymałość mechaniczną, niską przewodność elektryczną, niską przewodność cieplną itp.
Jaka jest różnica między ciałami stałymi jonowymi a molekularnymi?
Ionowe a cząsteczkowe ciała stałe |
|
| Jonowe ciała stałe to stałe związki złożone z przeciwnie naładowanych jonów utrzymywanych razem przez przyciąganie elektrostatyczne. | Molekularne ciało stałe to rodzaj ciała stałego, w którym cząsteczki są utrzymywane razem siłami van der Waalsa, a nie wiązaniami jonowymi lub kowalencyjnymi. |
| Wiązania chemiczne | |
| Jonowe ciała stałe mają wiązania jonowe. | Ciała cząsteczkowe mają głównie siły Van der Waala, mogą też występować wiązania wodorowe, interakcje dipol-dipol, siły Londona itp. |
| Siła wiązania | |
| Jonowe ciała stałe mają silne wiązania. | Ciała stałe mają słabe wiązania. |
| Komponenty | |
| Jonowe ciała stałe zawierają kationy i aniony. | Cząsteczki stałe mają cząsteczki polarne lub niepolarne. |
| Punkty topnienia i wrzenia | |
| Jonowe ciała stałe mają wysoką temperaturę topnienia i wrzenia. | Cząsteczki stałe mają niskie temperatury topnienia i wrzenia. |
| Gęstość | |
| Gęstość jonowych ciał stałych jest bardzo wysoka. | Gęstość cząstek stałych jest bardzo niska. |
| Przyroda | |
| Ciasty jonowe są twarde i kruche. | Ciąsteczki stałe są stosunkowo miękkie. |
Podsumowanie – jonowe a cząsteczkowe ciała stałe
Ionowe ciała stałe to stałe związki składające się z kationów i anionów. Między tymi przeciwnie naładowanymi jonami występują siły przyciągania elektrostatycznego. Cząsteczki stałe mają cząsteczki, które mają między sobą siły międzycząsteczkowe. Są to słabe oddziaływania chemiczne. Różnica między jonowymi ciałami stałymi a cząsteczkami stałymi polega na tym, że jonowe ciała stałe zawierają jonowe wiązania chemiczne, podczas gdy cząsteczkowe ciała stałe zawierają siły Van der Waala.
