โครงสร้างและคุณสมบัติของอะตอม

AP Chemistry · หัวข้อ 1

ดูสไลด์ ฝึกฝน

บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้ เปิดหน้าวิดีโอ

1.1

โมลและมวลโมลาร์

หลักสูตร

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 1.1.A: คำนวณปริมาณของสารหรือจำนวนอนุภาคสัมพัทธ์由其 using dimensional analysis และแนวคิดเรื่องโมล

1.1.A.1 ไม่สามารถนับจำนวนอนุภาคโดยตรงขณะทำการทดลองในห้องปฏิบัติการ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีความสัมพันธ์ระหว่างมวลของสารที่ทำปฏิกิริยากับจำนวนอนุภาคจริง发生的 chemical changes
1.1.A.2 จำนวน Avogadro ($N_{\mathrm{A}} = 6.022 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$) ช่วยสร้างความเชื่อมโยงระหว่างจำนวนโมลในตัวอย่างบริสุทธิ์ของสารกับจำนวนอนุภาคองค์ประกอบ (หรือหน่วยสูตร) ของสารนั้น
1.1.A.3 การแสดงมวลของอะตอมหรือโมเลกุลเดี่ยวหนึ่งตัวในหน่วยมวลอะตอม (amu) เป็นประโยชน์เพราะมวลเฉลี่ยใน amu ของหนึ่งอนุภาค (อะตอมหรือโมเลกุล) หรือหน่วยสูตรของสารใด ๆ จะมีค่าทางตัวเลขเท่ากับมวลโมลาร์ของสารนั้นในหน่วยกรัม ดังนั้นจึงมีความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างมวลของสารกับจำนวนอนุภาคที่สารนั้นประกอบด้วย
- สมการ: $n = m/M$

แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP

เนื่องจากอะตอมมีขนาดเล็กเกินกว่าจะนับได้ นักเคมีจึงนับในหน่วย โมล หนึ่งโมลคือจำนวน อาโวคาโดร ของอนุภาค ซึ่งเท่ากับ $N_A=6.022\times10^{23}$ มวลโมลาร์ (กรัมต่อโมล อ่านจากตารางธาตุ) ใช้แปลงระหว่างมวลและโมล:

$$n=\frac{m}{M}.$$

โมลเป็นสะพานเชื่อมระหว่างห้องปฏิบัติการ (กรัมที่ชั่งได้) กับสมการ (อนุภาคที่ทำปฏิกิริยา)

โมลเป็นจุดศูนย์กลาง: แปลงระหว่างมวล อนุภาค ปริมาตรแก๊ส และความเข้มข้น

ตัวอย่างทำโจทย์ มีน้ำ $36.0\ \text{g}$ ($M=18.0\ \text{g/mol}$) อยู่กี่โมล และกี่โมเลกุล?

$$n=\frac{m}{M}=\frac{36.0}{18.0}=2.0\ \text{mol},\qquad N=n\,N_A=2.0\times6.022\times10^{23}=1.2\times10^{24}\ \text{molecules}.$$

สำรวจ

เชื่อมโยงมวล โมล และมวลโมลาร์

มวลโมลาร์ $M$ เป็นสะพานเชื่อมระหว่างมวลที่วัดได้กับจำนวน โมล: $m = M \times n$. เนื่องจาก $M$ มีค่าคงที่สำหรับสารหนึ่งๆ มวลจึง แปรผันตรง กับโมล — เพิ่มโมลเป็นสองเท่า มวลก็เพิ่มเป็นสองเท่า

1.2

สเปกตรัมมวลของธาตุ

หลักสูตร

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 1.2.A: อธิบายความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างสเปกตรัมมวลของธาตุกับมวลของไอโซโทปต่าง ๆ ของธาตุนั้น

1.2.A.1 สเปกตรัมมวลของตัวอย่างที่มีธาตุเดียวสามารถใช้ระบุตัวตนของไอโซโทปของธาตุนั้นและความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของแต่ละไอโซโทปในธรรมชาติ
1.2.A.2 มวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุสามารถประมาณการได้จากผลรวมถ่วงน้ำหนักของมวลไอโซโทป โดยใช้มวลของแต่ละไอโซโทปและความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของมัน
- ข้อยกเว้น: การตีความสเปกตรัมมวลของตัวอย่างที่มีหลายองค์ประกอบหรือยอดที่เกิดจากสปีชีส์อื่นนอกจากไอออนอะตอมเดี่ยวที่มีประจุเดียว จะไม่ถูกประเมินในการสอบ AP

แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP

การวิเคราะห์สเปกตรัมมวล

เครื่องสเปกตรอมมิเตอร์ แยกอะตอมตามมวล ให้ผลเป็น สเปกตรัมมวล: จุดยอดที่แต่ละ ไอโซโทป (ธาตุเดียวกันแต่จำนวนนิวตรอนต่างกัน) โดยความสูงบ่งบอก ความอุดมสัมพัทธ์ มวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุคือค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักด้วยความอุดมของมวลไอโซโทปต่างๆ

มวลอะตอมสัมพัทธ์คือค่าเฉลี่ยที่ถ่วงด้วยปริมาณของไอโซโทป — มวลอะตอมสัมพัทธ์คือค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักด้วยความอุดมของไอโซโทป

สเปกตรัมมวลของคลอรีน: ไอโซโทปสองชนิดที่มีปริมาณต่างกัน — สเปกตรัมมวลของคลอรีน: ไอโซโทปสองชนิดที่มีความอุดมต่างกัน

ตัวอย่างทำโจทย์ คลอรีนประกอบด้วย $75.8\%$ ของคลอรีน-35 และ $24.2\%$ ของคลอรีน-37 มวลอะตอมเฉลี่ยของ它有

$$A_r=(35)(0.758)+(37)(0.242)=26.5+8.95=35.5.$$

ค่าเฉลี่ยอยู่ใกล้กับ $35$ มากกว่าเพราะไอโซโทปนี้มีความอุดมมากกว่า – นี่คือเหตุผลที่ค่าในตารางธาตุคือ $35.5$ ไม่ใช่จำนวนเต็ม

สำรวจ

สำรวจไอโซโทป — ธาตุเดียวกัน มวลต่างกัน

คง โปรตอนไว้แต่เปลี่ยน นิวตรอน เพื่อสร้างไอโซโทปคลอรีนทั้งสอง ($^{35}$Cl และ $^{37}$Cl) ธาตุเดียวกัน มวลต่างกัน — ตรงกับยอดที่สเปกตรัมมวลแสดง

คำศัพท์ ฝึกฝน

English	ไทย
mass spectrum/mæs ˈspektrəm/	สเปกตรัมมวล
isotope/ˈaɪsətəʊp/	ไอโซโทป
relative abundance/ˈrelətɪv əˈbʌndəns/	ความอุดมสมบูรณ์เชิงสัมพัทธ์
percent composition/pəˈsent ˌkɒmpəˈzɪʃn/	องค์ประกอบเปอร์เซ็นต์

1.3

ส่วนประกอบของสารบริสุทธิ์

หลักสูตร

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 1.3.A: อธิบายความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างส่วนประกอบโดยธาตุตามมวลและสูตรเชิง empirical ของสารบริสุทธิ์

1.3.A.1 สารบริสุทธิ์บางชนิดประกอบด้วยโมเลกุลแยกกัน แต่บางชนิดประกอบด้วยอะตอมหรือไอออนที่จับกันอยู่ในสัดส่วนคงที่ตามที่อธิบายโดยหน่วยสูตร
1.3.A.2 ตามกฎของสัดส่วนที่แน่นอน อัตราส่วนของมวลของธาตุองค์ประกอบในตัวอย่างบริสุทธิ์ของสารประกอบใด ๆ จะมีค่าเท่ากันเสมอ
1.3.A.3 สูตรเคมีที่ระบุอัตราส่วนจำนวนเต็มต่ำสุดของอะตอมของธาตุในสารประกอบคือสูตรเชิง empirical

แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP

องค์ประกอบเปอร์เซ็นต์ ของสารประกอบคือสัดส่วนมวลของแต่ละธาตุ จากนั้นหา สูตรเชิงประจักษ์ (อัตราส่วนwhole-number ที่เรียบง่ายที่สุดของอะตอม) โดยการแปลงมวลแต่ละธาตุเป็นโมลแล้วหารด้วยค่าน้อยที่สุด สูตรโมเลกุล เป็นจำนวนเท่าของ whole-number ของสูตรเชิงประจักษ์ ซึ่งหาได้จากมวลโมลาร์

การหาสูตรเชิงประจักษ์: มวลไปเป็นโมล, หารด้วยค่าที่น้อยที่สุด, อ่านอัตราส่วน — การหาสูตรเชิงประจักษ์:从massเป็นmoles หารด้วยค่าน้อยสุด อ่านอัตราส่วน

ตัวอย่างทำโจทย์ สารประกอบหนึ่งมี C $40.0\%$ H $6.7\%$ และ O $53.3\%$ ตามมวล สมมติว่า $100\ \text{g}$ แปลงมวลแต่ละตัวเป็นโมลและหารด้วยค่าน้อยสุด:

$$\text{C}:\frac{40.0}{12}=3.33,\quad \text{H}:\frac{6.7}{1}=6.7,\quad \text{O}:\frac{53.3}{16}=3.33 \;\xrightarrow{\div 3.33}\; 1:2:1,$$

ดังนั้นสูตรเชิงประจักษ์คือ $\text{CH}_2\text{O}$ หากมวลโมลาร์เป็น $180\ \text{g/mol}$ ($=6\times30$) สูตรโมเลกุลจะเป็น $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$ – กลูโคส

คำศัพท์ ฝึกฝน

English	ไทย
moles/məʊlz/	โมล
Avogadro's number/ˌævəˈɡædrəʊz ˈnʌmbə/	ค่าเลขอาโวกาโดร
molar mass/ˈməʊlə mæs/	มวลโมลาร์
mass spectrometer/mæs spekˈtrɒmɪtə/	สเปกโตรมิเตอร์มวล
empirical formula/emˈpɪrɪkl ˈfɔːmjʊlə/	สูตรอย่างง่าย
molecular formula/məˈlekjʊlə ˈfɔːmjʊlə/	สูตรโมเลกุล
mixture/ˈmɪkstʃə/	ส่วนผสม
nucleus/ˈnjuːklɪəs/	นิวเคลียส
electron configuration/ɪˈlektrɒn kənˌfɪɡjəˈreɪʃn/	การจัดเรียงอิเล็กตรอน
valence electrons/ˈveɪləns ɪˈlektrɒnz/	อิเล็กตรอนวงนอก
Photoelectron spectroscopy/ˌfəʊtəʊɪˈlektrɒn spekˈtrɒskəpi/	สเปกโทรสโกปีของโฟโตอิเล็กตรอน
Atomic radius/əˈtɒmɪk ˈreɪdɪəs/	รัศมีอะตอม
Ionization energy/ˌaɪənaɪˈzeɪʃn ˈenədʒi/	พลังงานไอออไนเซชัน

1.4

ส่วนประกอบของส่วนผสม

หลักสูตร

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 1.4.A: อธิบายความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างส่วนประกอบโดยธาตุตามมวลและส่วนประกอบของสารในสารผสม

1.4.A.1 สารบริสุทธิ์ประกอบด้วยอะตอม โมเลกุล หรือหน่วยสูตรชนิดเดียว ส่วนผสมประกอบด้วยอะตอม โมเลกุล หรือหน่วยสูตรสองชนิดขึ้นไป ซึ่งสัดส่วนสัมพัทธ์อาจเปลี่ยนแปลงได้
1.4.A.2 การวิเคราะห์ธาตุสามารถใช้ในการกำหนดจำนวนอะตอมสัมพัทธ์ในสารและตรวจสอบความบริสุทธิ์ของสาร

แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP

ต่างจากสารประกอบบริสุทธิ์ ส่วนผสม มีองค์ประกอบแปรผัน – ส่วนประกอบคงเอกลักษณ์ของตัวเอง อธิบายส่วนผสมด้วยสัดส่วนมวลหรือโมลของแต่ละส่วนประกอบ ซึ่งไม่ได้遵循สูตรตายตัว สเปกโทรสโกปี (เช่น PES หรือการดูดกลืน) สามารถวัดปริมาณของแต่ละส่วนประกอบได้

1.5

โครงสร้างอะตอมและการจัดเรียงอิเล็กตรอน

หลักสูตร

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 1.5.A: แสดงการจัดเรียงอิเล็กตรอนสถานะพื้นของอะตอมของธาตุหรือไอออน由其 using the Aufbau principle

1.5.A.1 อะตอมประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบและนิวเคลียสที่มีประจุบวกซึ่งประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน
1.5.A.2 กฎของคูลอมบ์ใช้คำนวณแรงระหว่างอนุภาคที่มีประจุสองตัว
- สมการ: $F_{coulombic} \propto \dfrac{q_1 q_2}{r^2}$
1.5.A.3 ในอะตอมและไอออน อิเล็กตรอนสามารถพิจารณาว่าอยู่ใน "ชั้น (ระดับพลังงาน)" และ "ชั้นย่อย (ระดับย่อย)" ตามที่อธิบายโดยการจัดเรียงอิเล็กตรอนสถานะพื้น อิเล็กตรอนชั้นในเรียกว่าอิเล็กตรอนแกนกลาง และอิเล็กตรอนชั้นนอกเรียกว่าอิเล็กตรอนวาเลนซ์ การจัดเรียงอิเล็กตรอนอธิบายได้ด้วยกลศาสตร์ควอนตัม ตามที่กำหนดไว้ในหลักการ Aufbau และเห็นได้จากตารางธาตุ
- ข้อควรระวัง: การกำหนดเลขควอนตัมให้กับอิเล็กตรอนในชั้นย่อยของอะตอมจะไม่ถูกทดสอบในการสอบ AP
1.5.A.4 พลังงานสัมพัทธ์ที่ต้องการในการดึงอิเล็กตรอนออกจากชั้นย่อยต่างๆ ของอะตอมหรือไอออน หรือจากชั้นย่อยเดียวกันในอะตอมหรือไอออนต่างกัน (พลังงานไอออไนเซชัน) สามารถประมาณการได้通过对 qualitative application of Coulomb's law พลังงานนี้เกี่ยวข้องกับระยะห่างจากนิวเคลียสและประจุที่มีประสิทธิภาพ ( shielding charge) ของนิวเคลียส

แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP

อะตอมคือ นิวเคลียส เล็กๆ (โปรตอนและนิวตรอน) ล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนใน ชั้น และ ซับชั้น (s, p, d, f) การจัดเรียงอิเล็กตรอน บันทึกรูปแบบการเติมอิเล็กตรอนเหล่านี้ เริ่มจากพลังงานต่ำสุด (เช่น $1s^2\,2s^2\,2p^6$) อิเล็กตรอนชั้นนอกสุดที่มีพลังงานสูงสุด – อิเล็กตรอนวงนอก – ควบคุมคุณสมบัติทางเคมี กฎของคูลอมบ์ อธิบายพลังงานของพวกมัน: อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้และถูกบังจากนิวเคลียสน้อยกว่าจะถูกยึดไว้แน่นกว่า

อะตอม: นิวเคลียสขนาดเล็กของโปรตอนและนิวตรอน พร้อมอิเล็กตรอนในชั้นพลังงาน

แถวของภาชนะเผาเก้าใบกำลังลุกไหม้ แต่ละใบมีเปลวไฟสีสดใสแตกต่างกัน — แดงเข้ม, ส้ม, เหลือง, เขียว, น้ำเงิน, ม่วง — การทดสอบเปลวไฟ: ไอออนโลหะแต่ละชนิดให้สีเฉพาะตัว เนื่องจากความร้อนกระตุ้นอิเล็กตรอน และเมื่อกลับลงสู่ระดับพลังงานเดิม จะปล่อยแสงที่มีคลื่นความยาวเฉพาะ

ตัวอย่างทำโจทย์ เขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนของซัลเฟอร์ ($Z=16$) เติมซับชั้นตามลำดับจนวางอิเล็กตรอนครบ $16$ ตัว: $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4$. อิเล็กตรอน $3s$ และ $3p$ (รวมหกตัว) คืออิเล็กตรอนวงนอก ดังนั้นซัลเฟอร์จึงมีแนวโน้มรับอิเล็กตรอนเพิ่มอีกสองตัวเพื่อให้ออกเตตเต็ม

ตารางธาตุจัดเรียงธาตุตามโครงสร้างอะตอม — การกำหนดค่าอิเล็กตรอนอธิบายรูปแบบต่างๆ — ตารางธาตุจัดกลุ่มธาตุตามโครงสร้างอะตอม – การจัดเรียงอิเล็กตรอนอธิบายรูปแบบต่างๆ

สำรวจ

สำรวจอิเล็กตรอนเติมชั้น

เปลี่ยนเลขอะตอม $Z$ และดูอิเล็กตรอนเติมระดับพลังงานตามลำดับจากต่ำไปสูง (ตาม หลักAufbau 构造原理). อิเล็กตรอนชั้นนอกสุดคือ อิเล็กตรอนวาเลนซ์ ที่ทำหน้าที่ในการเกิดพันธะ

1.6

สเปกโทรสโกปีโฟโตอิเล็กตรอน

หลักสูตร

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 1.6.A: อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างสเปกตรัมโฟโตอิเล็กตรอนของอะตอมหรือไอออนกับ: i. การจัดเรียงอิเล็กตรอนสถานะพื้นของสปีชีสนั้น ii. การมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนกับนิวเคลียส

1.6.A.1 พลังงานของอิเล็กตรอนในชั้นที่กำหนดสามารถวัดได้ by photoelectron spectroscopy (PES) ตำแหน่งของยอดแหลมแต่ละตัวในสเปกตรัม PES เกี่ยวข้องกับพลังงานที่ต้องการในการดึงอิเล็กตรอนออกจากชั้นย่อยที่เกี่ยวข้อง และความสูงสัมพัทธ์ของยอดแหลมแต่ละตัวจะ (ในทางทฤษฎี) แปรผันตรงกับจำนวนอิเล็กตรอนในชั้นย่อยนั้น

แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP

สเปกโทรสโกปีโฟโตอิเล็กตรอน (PES) วัดพลังงานที่ใช้ในการดึงอิเล็กตรอนออกจากแต่ละซับชั้น แต่ละจุดยอดแทน=subshell: ตำแหน่ง บอกพลังงานผูกพัน (ความแน่นของการยึด) และ ความสูง บอกจำนวนอิเล็กตรอนในนั้น ข้อมูล PES ช่วยอ่านการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุและยืนยันโครงสร้างชั้นได้โดยตรง

พลังงานไอออนไนเซชันแบบต่อเนื่องเผยให้เห็นโครงสร้างชั้นอิเล็กตรอนผ่านจุดกระโดดสูง — พลังงานไอออไนเซชันต่อเนื่องเผยให้เห็นโครงสร้างชั้นผ่านจุดกระโดดขนาดใหญ่

สเปกตรัมโฟโตอิเล็กตรอนของนีออน: มีพีคหนึ่งอันต่อแต่ละซับชิลล์ โดยความสูงขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอน — สเปกตรัมโฟโตอิเล็กตรอนของนีออน: จุดยอดหนึ่งต่อ सबshell ความสูงกำหนดโดยจำนวนอิเล็กตรอน

1.7

แนวโน้มในตารางธาตุ

หลักสูตร

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 1.7.A: อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแนวโน้มคุณสมบัติของอะตอมของธาตุกับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์และความเป็น周期

1.7.A.1 การจัดเรียงตารางธาตุขึ้นอยู่กับรูปแบบของคุณสมบัติซ้ำซ้อนของธาตุ ซึ่งอธิบายได้ by patterns of ground-state electron configurations และการมีอยู่ของชั้น (และชั้นย่อย) อิเล็กตรอนที่เติมเต็ม或部分
- ข้อยกเว้น: การเขียนการกำหนดค่าอิเล็กตรอนของธาตุที่เป็นข้อยกเว้นต่อหลักอ๊อฟบาว will not be assessed on the AP Exam.
1.7.A.2 แนวโน้มของคุณสมบัติอะตอมภายในตารางสารประกอบ (ความเป็นรอบ) สามารถทำนายได้โดยตำแหน่งของธาตุบนตารางสารประกอบ และเข้าใจในเชิงคุณภาพโดยใช้กฎของคูลอมบ์ โมเดลชั้นพลังงาน และแนวคิดเรื่องการป้องกันและประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ คุณสมบัติเหล่านี้ประกอบด้วย:
- i. พลังงานไอออไนเซชัน
- ii. รังสีอะตอมและรังสีไอออน
- iii. อิเล็กตรอนแอฟฟินิตี้
- iv. อิเล็กโทรเนกาติวิตี
1.7.A.3 ความเป็นรอบ (ใน 1.7.A.2) มีประโยชน์ต่อการทำนาย/ประมาณค่าคุณสมบัติต่างๆ ในกรณีที่ไม่มีข้อมูล

แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP

แนวโน้มข้ามตารางธาตุเกิดจาก ประจุนิวเคลียส และ การบังประจุ:

ค่าอิเล็กโทรเนgativity เพิ่มขึ้นตามแนวนอนและลดลงตามแนวตั้ง — 电负性 rises across a period and falls down a group

รัศมีอะตอม ลดลงตามแนวนอน (แรงดึงดูดมากขึ้น) และเพิ่มขึ้นตามแนวตั้ง (มีชั้นอิเล็กตรอนมากขึ้น)
พลังงานไอออนไนเซชัน (พลังงานที่ใช้ดึงอิเล็กตรอนออก) เพิ่มขึ้นตามแนวนอน และลดลงตามแนวตั้ง — ขัดแย้งกับรัศมี
ค่าอิเล็กโทรเนgativity (แรงดึงดูดต่ออิเล็กตรอนร่วม) เพิ่มขึ้นตามแนวนอนและขึ้นตามแนวตั้ง เข้าใกล้ฟลูออรีน

แนวโน้มในตารางธาตุ: วิธีที่รัศมี พลังงานไอออนไนเซชัน และค่าอิเล็กโทรเนgativity เปลี่ยนแปลงตามแนวนอนและแนวตั้ง

สำรวจ

สำรวจรัศมีอะตอมตลอดคาบ

เดินผ่านคาบที่ 3 และดู รัศมีอะตอม หดตัวลง — เมื่อเพิ่มโปรตอนเข้าไป จะทำให้ประจุนิวเคลียสที่มีผลเพิ่มขึ้น ดึงชั้นอิเล็กตรอนเดียวกันเข้ามาใกล้ขึ้น

คำศัพท์ ฝึกฝน

English	ไทย
Electronegativity/ɪˌlektrəʊŋɡəˈtɪvɪti/	อิเล็กโทรเนกาติวิทิตี้
cations/ˈkætaɪənz/	แคตไอออน
anions/ˈænaɪənz/	แอนไอออน
ionic compound/aɪˈɒnɪk ˈkɒmpaʊnd/	สารประกอบไอออนิก

1.8

อิเล็กตรอนชั้นนอกและสารประกอบไอออนิก

หลักสูตร

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ 1.8.A: อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแนวโน้มความ reactive ของธาตุกับความเป็นรอบ

1.8.A.1 ความน่าจะเป็นที่ธาตุสองชนิดจะสร้างพันธะเคมีขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนวงนอกและนิวเคลียสของธาตุ
1.8.A.2 ธาตุอยู่ในคอลัมน์เดียวกันของตารางสารประกอบมีแนวโน้มที่จะเกิดสารประกอบที่คล้ายคลึงกัน
1.8.A.3 ประจุทั่วไปของอะตอมในสารประกอบไอออนิกถูกกำหนดโดยจำนวนอิเล็กตรอนวงนอกและทำนายได้จากตำแหน่งบนตารางสารประกอบ

แหล่งที่มา: คำอธิบายหลักสูตรและข้อสอบ College Board AP

อะตอมรับ,LOSE หรือแบ่งปัน อิเล็กตรอนชั้นนอกสุด เพื่อให้ได้โครงสร้างที่เสถียร โลหะ (พลังงานไอออไนเซชันต่ำ) Loss อิเล็กตรอนเพื่อสร้าง แคทไอออน; ไนโตรเจนรับอิเล็กตรอนเพื่อสร้าง แอนไอออน. ไอออนที่มีประจุตรงข้ามดึงดูดกันเป็น สารประกอบไอออนิก ซึ่งมีสูตรสมดุลประจุเพื่อให้เป็นกลางทั้งหมด ตัวอย่างเช่น อะลูมิเนียม ($3+$) และออกไซด์ ($2-$) รวมกันเป็น $\text{Al}_2\text{O}_3$ เพื่อให้อะลูมิเนียม $+6$ และออกไซด์ $-6$ ยกเลิกกัน

สำรวจ

ดูการเกิดพันธะไอออนิกจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอน

โลหะจะ ให้ อิเล็กตรอนวาเลนซ์แก่非金属 และ非金属จะ รับ ไป ทำให้ทั้งสองมีระดับอิเล็กตรอนเต็ม Both atoms become oppositely charged ไอออน ที่ดึงดูดกัน — แรงดึงนี้คือ พันธะไอออนิก

1.8

ข้อแนะนำสำหรับการสอบ

ใช้โมลเป็นจุดศูนย์กลาง: แปลงกรัม↔โมลด้วย $n=m/M$ และโมล↔อนุภาคด้วยจำนวนอาโวกาโดร
มวลอะตอมสัมพัทธ์คือ ค่าเฉลี่ยที่คำนวณจากสัดส่วนความอุดมสมบูรณ์ ของไอโซโทป — ค่านี้จะอยู่ใกล้กับไอโซโทปที่มีความอุดมสมบูรณ์มากกว่า ไม่ใช่อยู่กึ่งกลาง
สำหรับ สูตรเชิงประจักษ์ ให้เปลี่ยนมวลของแต่ละธาตุให้เป็นโมลแล้วหารด้วยค่าที่น้อยที่สุด; ขยายเป็นตัวเลขเต็ม
อ่าน แนวโน้มในตารางธาตุ จากประจุนิวเคลียสและการป้องกัน: รัศมีอะตอมลดลงตามแนวนอน พลังงานไอออนไนเซชันและค่าอิเล็กโทรเนgativity เพิ่มขึ้นตามแนวนอน (และขึ้นตามแนวตั้ง)
เติมการกำหนดค่าอิเล็กตรอนตามลำดับพลังงาน; อิเล็กตรอนชั้นนอก เป็นตัวกำหนดพฤติกรรมทางเคมี

บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้

ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที

ข้อสอบย้อนหลัง

หัวข้อเพิ่มเติมใน AP Chemistry