1. Iran University of Science & Technology
General Chemistry
M. R. Naimi-Jamal
Faculty of Chemistry
Iran University of Science & Technology

2. فصل هفتم:
خواص اتم ها و پیوند یونی

3. پیوند شیمیایی انواع پیوندها::
پیوند شیمیایی یعنی نزدیک شدن دو اتم به یکدیگر و همپوشانی ابرالکترونی لایه ظرفیت آنها و ایجاد ترکیبات شیمیایی
انواع پیوندها::
برهم کنشهای دو الکترونی نیروهای بین مولکولی
یونی لاندن
کووالانسی هیدروژنی
کوئوردیناسیون وان در والس
فلزی* یونی-دوقطبی

4. قوت نسبی برهم کنشها 400-4000 kJ/mol Na+- Cl- یون – یون 150-1100 kJ/mol
H - H
پیوند کووالانسی
kJ/mol
Na+… H2O
یون – دوقطبی
kJ/mol
ICl - ICl
دوقطبی – دوقطبی
kJ/mol
HCl … O2
دوقطبی- دوقطبی القایی
kJ/mol
N2 – N2
نیروی لاندن
kJ/mol
H2O - H2O
پیوند هیدروژنی

5. انواع پیوندها F- F H Na+ یونی کووالانس قطبی کووالانس غیرقطبی
Chemistry 140 Fall 2002
انواع پیوندها
یونی کووالانس قطبی کووالانس غیرقطبی
- این سه نوع پیوند بر اساس اختلاف الکترونگاتیوی دوعنصرپیوندی طبقه بندی می شوند. F F-
َH – H
Na+ H

6. Metals and Nonmetals and Their Ions
Good conductors of heat and electricity.
Malleable and ductile.
Moderate to high melting points.
Nonmetals
Nonconductors of heat and electricity.
Brittle solids.
Some are gases at room temperature.

7. Metals Tend to Lose Electrons

8. Nonmetals Tend to Gain Electrons

9. Electron Configuration of Some Ions

10. خاصیتهای مهم اتمها در پیوند
شعاع اتمی ، شعاع یونی
الکترونگاتیوی
یونش و انرژی یونش
الکترون خواهی

11. شعاع اتمی ، شعاع یونی
با توجه به معادله شرودینگر شعاع اتمی مفهوم ریاضی ندارد!! اما...

12. The Sizes of Atoms and Ions

13. شعاع واندر والس و شعاع کووالانسی
شعاع کووالانسی نصف فاصله بین هسته ها در یک پیوند کووالانسی درون مولکولی است
شعاع واندر والس نصف فاصله بین هسته ها در یک برهم کنش واندروالس بین مولکولی است

14. سیر تغییرات شعاع اتمی در جدول تناوبی
کاهش شعاع اتمی
افزایش شعاع اتمی

15. Atomic Radius Chemistry 140 Fall 2002 Radii increase down a group.
Radii decrease across a period in the main group (Zeff increases across main group elements).
Radii in Transition metals remain fairly constant except for a few spikes. Electrons go into an inner shell, thus participate in shielding the outer shell electrons from the increasing Zeff.

16. Screening and Penetration
Chemistry 140 Fall 2002
Screening and Penetration
Zeff = Z – S
En = -
Zeff2 RH n2
Zeff is effective nuclear charge.
En is orbital energy

17. Cationic Radii

18. Anionic Radii

19. Atomic and Ionic Radii Chemistry 140 Fall 2002
Knowdledge of atomic and ionic radii can be used to varycertain physical porperties.
Ex Na+ and Ca2+ ions. Glass is brittle and breaks easily. Replace surface Na+ by K+ and glass becomes shatter resistant.
Cr3+ in Al2O3 (about 1%) gives beautiful red colour (Ruby).

20. مقایسه شعاع اتمی و شعاع یونی چند عنصر فلزی

21. Interionic Forces

22. یونش و انرژی یونش یونش یعنی جدا شدن سست ترین الکترون از اتم یا یون
یونش یعنی جهش الکترون از مداری که در آن هست، به تراز بی نهایت
یونش یعنی خارج شدن الکترون از حیطه جاذبه هسته
این عمل نیاز به مقداری انرژی دارد که به آن انرژی یونش می گویند

23. Ionization Energy Mg(g) → Mg+(g) + e- I1 = 738 kJ
Chemistry 140 Fall 2002
Ionization Energy
Mg(g) → Mg+(g) + e- I1 = 738 kJ
Mg+(g) → Mg2+(g) + e- I2 = 1451 kJ
Ionization energy is the quantity of energy a gaseous atom must absorb so that an electron is stripped from it. The electron lost is the one most loosely held.

24. First Ionization Energy
Chemistry 140 Fall 2002
First Ionization Energy
Ionization energies decrease as atomic radii increase.
Noble gases are the most difficult to ionize.
Alkali metals are the easiest to ionize.
Other trends are apparent and can be discussed better using specific examples (next slide)

25. Ionization Energy

26. Chemistry 140 Fall 2002
Table 10.4 Ionization Energies of the Third-Period Elements (in kJ/mol)
I1 (Mg) vs. I1 (Al)
737.7
577.6
I1 (P) vs. I1 (S)
1012
999.6
I2 (Mg) vs. I3 (Mg)
7733
1451
Removing the third electon from Mg causes a large jump in I.
I1 of Al less than Mg because s- electron is removed from Mg and p-electron is removed from Al.
I1 of S is less than that of P. This is due to e--e- repulsion of the fourth electron.

27. الکترون خواهی الکترون خواهی یعنی جذب الکترون توسط یک عنصر یا یون
این پدیده گاه گرماگیر و گاه گرمازا است.
انرژی الکترون خواهی مقدار انرژی است که با جذب الکترون
توسط عنصریا یون تبادل می شود.
همانند یونش، انرژی الکترون خواهی اول، دوم، سوم و... داریم اما در عمل نمی توان تا n الکترون به اتم افزود.
انرژی الکترون خواهی دوم همواره مثبت است.
استثناهایی که در مورد علامت الکترون خواهی وجود دارد، به آرایش الکترونی مربوط می شود.

28. Electron Affinity F(g) + e- → F-(g) EA = -328 kJ
F (1s22s22p5) e- → F- (1s22s22p6)
Li(g) + e- → Li-(g) EA = kJ

29. Second Electron Affinities
Chemistry 140 Fall 2002
Second Electron Affinities
O(g) + e- → O-(g) EA = -141 kJ
O-(g) + e- → O2-(g) EA = +744 kJ
Gaseous O2- is not likely. It is OK in Na2O because of the energetically favorable electrostatic interactions.

30. First Electron Affinities

31. Electron Affinity

32. Periodic Properties of the Elements
Chemistry 140 Fall 2002
Periodic Properties of the Elements
Metallic character corresponds to conductance of heat and electricity.

33. Magnetic Properties Diamagnetic atoms or ions:
All e- are paired.
Weakly repelled by a magnetic field.
Paramagnetic atoms or ions:
Unpaired e-.
Attracted to an external magnetic field.

34. Paramagnetism

35. Crystal Structures

36. Unit Cells in the Cubic Crystal System

37. Hexagonal Close Packed (hcp)

38. Coordination Number

39. Sodium Chloride

40. Cesium Chloride

41. Lattice Energy
Ionic compounds are solids under normal conditions and their structures contain positive and negative ions arranged in a 3-D lattice
Lattice energy, ∆Elattice, is the energy of formation of one mole of solid crystalline ionic compound when ions in the gas phase combine
Tells us the strength of ionic bonding in solids on ion sizes and ion charges

42. Energy Changes in the Formation of Ionic Crystals

43. Chapter 7 Questions
5, 8, 14, 17, 20 24, 31, 38, 47