< Return to Video

Rácsenergia | Kémiai kötések | Kémia | Khan Academy

  • 0:00 - 0:05
    Talán ismered a Coulomb-törvényt,
  • 0:05 - 0:13
    amely az egész elektrosztatika
    legfontosabb alaptörvénye,
  • 0:13 - 0:14
    amely leírja,
  • 0:14 - 0:17
    hogyan vonzzák vagy taszítják egymást
    az elektromos töltések.
  • 0:17 - 0:20
    A Coulomb-törvény egyszerűsített változata
    csak annyi,
  • 0:20 - 0:26
    hogy a töltött részecskék
    közti erő nagysága
  • 0:26 - 0:31
    arányos a töltések
    abszolút értékének szorzatával.
  • 0:31 - 0:33
    q1 legyen az egyik részecske töltése;
  • 0:33 - 0:35
    ez lehet pl. egy ion,
  • 0:35 - 0:38
    q2 pedig a másik részecske töltése,
  • 0:38 - 0:40
    ami szintén lehet ion,
  • 0:40 - 0:42
    és ezek szorzatát osztjuk r²-tel.
  • 0:42 - 0:44
    Ha ionokról van szó,
  • 0:44 - 0:48
    r az atommagok közti távolság,
  • 0:48 - 0:51
    és ha a töltések ellentétes előjelűek,
    vonzóerő lesz.
  • 0:51 - 0:55
    Ha azonos előjelűek a töltések,
    taszítóerőt kapunk.
  • 0:55 - 1:00
    A Coulomb-törvényt használhatjuk
    az ionvegyületek leírásában.
  • 1:00 - 1:03
    Legyen az ionvegyület a konyhasó,
  • 1:03 - 1:06
    amely talán a leggyakoribb ionvegyület
    mindennapi életünkben.
  • 1:06 - 1:12
    A konyhasó nátrium-klorid;
  • 1:12 - 1:15
    volt már róla szó más videókban is.
  • 1:15 - 1:20
    Pozitív nátriumkationokat (Na⁺) tartalmaz;
  • 1:20 - 1:25
    a nátrium az I A csoport eleme,
  • 1:25 - 1:28
    amely könnyen lead egy elektront,
  • 1:28 - 1:30
    így +1 lesz a töltése.
  • 1:30 - 1:36
    Ezen felül vannak benne
    kloridanionok (Cl⁻) is.
  • 1:36 - 1:39
    A klór a VII A csoport eleme,
  • 1:39 - 1:42
    amely könnyen felvesz egy elektront,
  • 1:42 - 1:45
    amivel meglesz a külső héján
    a 8 vegyértékelektron.
  • 1:45 - 1:50
    Könnyen elvesz egy elektront
    mondjuk egy nátriumtól.
  • 1:50 - 1:53
    Ez a két ion így vonzani fogja egymást,
  • 1:53 - 1:55
    mivel ellentétes a töltésük.
  • 1:55 - 2:00
    Ha sok nátrium- és kloridion együtt van,
  • 2:00 - 2:04
    nagyjából ilyen szerkezetű lesz.
  • 2:04 - 2:08
    A kémiában ezt (kristály)rácsnak nevezzük.
  • 2:08 - 2:13
    A hétköznapi nyelvben a rácsról talán
  • 2:13 - 2:17
    egy ilyen egymást keresztező vonalakból
    álló mintázat jut eszünkbe,
  • 2:17 - 2:19
    de a kémiában atomok vagy ionok
  • 2:19 - 2:25
    háromdimenziós hálózatát jelenti,
  • 2:25 - 2:27
    mely ismétlődő részekből épül fel,
  • 2:27 - 2:28
    amint itt is láthatjuk.
  • 2:28 - 2:30
    Későbbi videókban részletesebben is
  • 2:30 - 2:32
    megvizsgáljuk majd a rácsok szerkezetét.
  • 2:32 - 2:39
    Ezen az ábrán a lilák a nátriumkationok,
  • 2:39 - 2:43
    a zöldek pedig a kloridanionok.
  • 2:43 - 2:47
    Hogy a nátriumionok miért ilyen kicsik,
  • 2:47 - 2:51
    azt elárulja a periódusos rendszer.
  • 2:51 - 2:53
    Megbeszéltük, hogy ott jobbra haladva
  • 2:53 - 2:55
    az atomsugár csökken.
  • 2:55 - 3:00
    Ha a nátrium elveszíti
    a legkülső elektronját,
  • 3:00 - 3:04
    akkor a neonéval azonos
    nemesgázszerkezete lesz.
  • 3:04 - 3:08
    Elveszíti a teljes harmadik héjat,
    ezért kisebb lesz.
  • 3:08 - 3:09
    Ráadásul nem csak elveszíti a héjat,
  • 3:09 - 3:11
    hanem a 11 protonjával
  • 3:11 - 3:13
    igen erősen fogja vonzani
  • 3:13 - 3:16
    a második héj elektronjait.
  • 3:16 - 3:19
    A kloridnak is nemesgázszerkezete lesz:
  • 3:19 - 3:22
    egy elektron felvételével az argonéval azonos.
  • 3:22 - 3:26
    Ez viszont már nagyobb lesz.
  • 3:26 - 3:27
    A kovalens kötéseknél
  • 3:27 - 3:29
    beszéltünk a kötési energiáról;
  • 3:29 - 3:31
    arról, amely ahhoz kell,
  • 3:31 - 3:34
    hogy a kovalens kötés atomjait
    szétválasszuk.
  • 3:34 - 3:38
    Az ionkötéseknél is van egy hasonló fogalom,
  • 3:38 - 3:40
    ez a rácsenergia:
  • 3:40 - 3:42
    az az energia, amely ahhoz kell,
  • 3:42 - 3:47
    hogy az ionokat végtelen távolságra
    vigyük egymástól.
  • 3:47 - 3:54
    A rácsenergiát általában
    kJ/mol-ban mérjük,
  • 3:54 - 3:58
    akárcsak a kötési energiát,
  • 3:58 - 4:00
    hiszen igazából ugyanarról van szó,
  • 4:00 - 4:03
    eltekintve attól, hogy a rácsenergiánál
    egy ionrácsot bontunk szét,
  • 4:03 - 4:04
    míg a kötési energiánál
  • 4:04 - 4:07
    kovalens kötéseket szakítunk el.
  • 4:07 - 4:08
    Most pedig azt szeretném,
    ha kigondolnád,
  • 4:08 - 4:11
    hogy minek lehet nagyobb a rácsenergiája:
  • 4:11 - 4:16
    a nátrium-kloridnak,
    vagy valamely más kristálynak,
  • 4:16 - 4:24
    mondjuk a rubídium-kloridnak.
  • 4:24 - 4:27
    Melyiknek lesz nagyobb a rácsenergiája?
  • 4:27 - 4:31
    Melyiknél kell az ionok szétválasztásához
    nagyobb energia?
  • 4:31 - 4:36
    Adok egy kis segítséget
    ezzel a periódusos rendszerrel.
  • 4:36 - 4:42
    A rubídium-kloridban nátrium helyett
  • 4:42 - 4:45
    rubídiumkation van (Rb⁺),
  • 4:45 - 4:51
    és természetesen kloridanion (Cl⁻) is.
  • 4:51 - 4:53
    Mi a különbség?
  • 4:53 - 4:57
    Az anion mindkét esetben klorid,
  • 4:57 - 4:59
    de ha a rubídiumot és a nátriumot nézzük,
  • 4:59 - 5:01
    a rubídium egy elektron leadásával
  • 5:01 - 5:06
    a kriptonnal azonos nemesgázszerkezetet éri el,
  • 5:06 - 5:08
    míg a nátrium elektronszerkezete
  • 5:08 - 5:11
    egy elektron leadása után
  • 5:11 - 5:13
    a neonéval egyezik meg.
  • 5:13 - 5:19
    A nátriumion kisebb; mit is jelent ez?
  • 5:19 - 5:23
    Ezt itt be is karikázom.
  • 5:23 - 5:29
    Ez a kisebb, itt a számlálóban pedig
    azonosak a töltések,
  • 5:29 - 5:34
    +1 és -1 van mindkét esetben,
    ezek az ionok töltései,
  • 5:34 - 5:38
    de kisebb a magok közti távolság,
  • 5:38 - 5:41
    mivel a nátriumion kisebb
    a rubídiumionnál.
  • 5:41 - 5:44
    Ha a távolság csökken, az erő nő,
  • 5:44 - 5:47
    tehát erősebb Coulomb-erő lép fel
  • 5:47 - 5:50
    a nátrium-klorid rácsában,
  • 5:50 - 5:52
    mint a rubídium-kloridéban.
  • 5:52 - 5:54
    Mivel a vonzóerő köztük nagyobb,
  • 5:54 - 5:57
    nagyobb energia kell a szétválasztásukhoz.
  • 5:57 - 6:02
    Emiatt nagyobb lesz a rácsenergiája
  • 6:02 - 6:08
    a nátrium-kloridnak,
    mint a rubídium-kloridnak.
  • 6:08 - 6:09
    Nézzünk meg egy másik ionvegyületet!
  • 6:09 - 6:16
    Legyen ez a magnézium-fluorid,
  • 6:16 - 6:32
    amely +2 töltésű magnéziumionból
    és fluoridionokból áll.
  • 6:32 - 6:35
    Milyen lesz
    a magnézium-fluorid rácsenergiája
  • 6:35 - 6:38
    az előbbiekhez képest itt?
  • 6:38 - 6:41
    A magnézium töltése nagyobb,
  • 6:41 - 6:43
    mint a fenti kationoké.
  • 6:43 - 6:46
    Ha a magnézium töltése q1,
  • 6:46 - 6:49
    nagyobb érték fog szerepelni
    itt a számlálóban.
  • 6:49 - 6:54
    A fluoridion viszont kisebb a kloridnál,
  • 6:54 - 6:57
    amit láthatunk, ha ismét ránézünk
  • 6:57 - 6:59
    a periódusos rendszerre.
  • 6:59 - 7:02
    A fluor kisebb a klórnál,
  • 7:02 - 7:04
    és ha mindkettő felvesz egy elektront,
  • 7:04 - 7:06
    akkor az ion is kisebb marad.
  • 7:06 - 7:10
    A magnézium, ha lead két elektront,
  • 7:10 - 7:14
    a neonnak megfelelő
    nemesgázszerkezetet éri el,
  • 7:14 - 7:16
    egyúttal még jobban vonzza
  • 7:16 - 7:18
    a második héj elektronjait,
  • 7:18 - 7:23
    mivel 12 protonja van
    a nátrium 11-ével szemben.
  • 7:23 - 7:28
    Nem csak nagyobb a magnézium
  • 7:28 - 7:31
    pozitív töltése a nátriuménál,
  • 7:31 - 7:33
    hanem az még kisebb méretű is.
  • 7:33 - 7:38
    A fluorid töltése azonos a kloridéval,
  • 7:38 - 7:40
    de a mérete szintén kisebb.
  • 7:40 - 7:42
    Tehát nagyobb töltés van a számlálóban,
  • 7:42 - 7:44
    legalábbis a magnéziumnál,
  • 7:44 - 7:47
    kisebbek a sugarak a nevezőben,
  • 7:47 - 7:49
    így a magnézium-fluoridban
  • 7:49 - 7:53
    az ionok közti Coulomb-erők nagyobbak.
  • 7:53 - 7:55
    Ezért a rácsenergia,
  • 7:55 - 7:56
    ami ahhoz kellene, hogy szétszedjük,
  • 7:56 - 7:59
    ugyancsak nagyobb lesz.
  • 7:59 - 8:01
    A három vizsgált anyagból
  • 8:01 - 8:04
    a magnézium-fluorid rácsenergiája a legnagyobb,
  • 8:04 - 8:06
    utána jön a nátrium-kloridé,
  • 8:06 - 8:10
    majd a rubídium-kloridé.
Title:
Rácsenergia | Kémiai kötések | Kémia | Khan Academy
Description:

Az ionrácsok szabad, gázállapotú ionokká alakításához szükséges energiát rácsenergiának nevezzük. A rácsenergia a kristályrács kationjai és anionjai közötti kölcsönhatás erősségétől függ, melyet a Coulomb-törvény alapján megbecsülhetünk: Fₑ = (q₁q₂)/r².
A képlet értelmében a nagyobb töltésű, illetve kisebb sugarú ionok között jön létre erősebb kölcsönhatás.

Kémia a Khan Academyn: https://hu.khanacademy.org/science/chemistry

Tudtad, hogy minden kémiai anyagokból áll? A kémia az anyagokat vizsgálja: azok összetételét, tulajdonságait és reakcióképességét. Ez nagyjából a középiskola első évének tananyagát fedi le. Az algebra alapos ismerete segítségünkre lehet.

Mi a Khan Academy? A Khan Academy gyakorló feladatokat, oktatóvideókat és személyre szabott tanulási összesítő táblát kínál, ami lehetővé teszi, hogy a tanulók a saját tempójukban tanuljanak az iskolában és az iskolán kívül is. Matematikát, természettudományokat, programozást, történelmet, művészettörténetet, közgazdaságtant és még más tárgyakat is tanulhatsz nálunk. Matematikai mesterszint rendszerünk végigvezeti a diákokat az általános iskola első osztályától egészen a differenciál- és integrálszámításig modern, adaptív technológia segítségével, mely felméri az erősségeket és a hiányosságokat.

Küldetésünk, hogy bárki, bárhol világszínvonalú oktatásban részesülhessen.

A magyar fordítás az Akadémia Határok Nélkül Alapítvány (akademiahataroknelkul.hu) csapatának munkája.

Iratkozz fel a Khan Academy magyar csatornájára:

https://www.youtube.com/subscription_center?add_user=khanacademymagyar

Kövess minket a Facebook-on: https://www.facebook.com/khanacademymagyar/
more » « less
Video Language:
English
Team:
Khan Academy
Duration:
08:10

Hungarian subtitles

Revisions Compare revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.