金属把价电子转移给非金属,形成带相反电荷、由强静电力相互吸引的离子,例如 2Na(s) + Cl2(g) → 2NaCl(s)。
当金属与非金属反应、电子从金属原子转移到非金属原子时,就形成离子化合物。金属原子失去它的价电子而变成正离子(阳离子),非金属原子得到这些电子而变成负离子(阴离子),带相反电荷的离子以强静电力互相吸引。
这种电子转移是化学键一章里考得最多的观念之一,所以它在整个 4541 里都会出现。
配平方程式
一般模式是:活泼金属 + 活泼非金属 → 离子化合物。写上正确的化学式与状态符号后,标准的例子是:
2Na(s) + Cl2(g) → 2NaCl(s)
2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s)
Mg(s) + Cl2(g) → MgCl2(s)
每个方程式背后的化学都是电子转移。对于氯化钠,每个钠原子(2.8.1)失去一个电子,每个氯原子(2.8.7)得到一个,可以写成两个半过程:
Na → Na+ + e−
Cl2 + 2e− → 2Cl−
对于氧化镁,镁(2.8.2)失去两个电子,氧(2.6)得到两个:Mg → Mg2+ + 2e− 以及 O2 + 4e− → 2O2−。每个离子最后都得到稳定的惰性气体电子排布,而化学式中离子的比例使正电荷总量与负电荷总量相等。
所需条件
你需要一种活泼金属(通常来自第1族或第2族)与一种活泼非金属(通常是第16族或第17族)。通常要供给热量来引发反应,钠先加热后再放入盛有氯气的气体瓶,镁则在空气或氧气中点燃。
不需要催化剂,也不需要溶剂;反应是两种元素的直接化合。
你会观察到什么
钠在氯气中剧烈燃烧,发出明亮的黄色火焰,生成白色固体氯化钠。镁在氧气中燃烧,发出耀眼的白光,留下白色灰烬氧化镁。
在每一种情形里,产物都是白色或无色的固体,熔点高,而且,不像你起初用的金属元素,固态时不导电,只有在熔融或溶于水时才导电。
它在 SPM 考试中的考法
在 4541/1 里,你可能被要求指出所形成的离子,或选出离子化合物的正确化学式。在 4541/2 里,经典的题目要你画出显示电子转移的点叉图、给出每个离子的电子排布,并写出配平方程式。
你也被要求把离子键与物理性质联系起来:熔点与沸点高,因为必须克服强静电力;只有当离子能自由移动时才导电。
我们怎么教
我们的老师确保你分清原子与离子:钠原子是 2.8.1,但钠离子是 2.8,而且电荷符号必须始终写出。最常丢分的地方是忘了状态符号、画错转移的电子数目,或写出电荷不相等的化学式。
把每个答案锚定在「金属失去、非金属得到、电荷必须平衡」这条规则上,就能让方程式、点叉图与性质全都一致。
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