Name: ionic compounds and crystal lattices
Uploaded: 2020-09-03T13:38:28.000Z
Duration: 2 min 48 s
Channel: JoVE

K12 Standards

north-carolina-k-12-science-standard-course-of-study

North Carolina K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Chemistry

Matter and its Interactions

PS.Chm.3.1

Ionic Bonding and Electron Transfer

קשרים יוניים נוצרים על ידי העברת אלקטרונים ממתכות לאל-מתכות. בהשוואה לקשרים קוולנטיים שבהם אלקטרונים משותפים, בקשרים יוניים מתכות נוטות לגרוע אלקטרונים ואל-מתכות נוטות לקבל אלקטרונים. אבל למה זה כך?תצורת האלקטרונים היציבה ביותר של אטום היא באוקטט מלאה. השגת מצב זה, יחד עם הפחתת האנרגיות הפוטנציאליות, היא כוח מניע עיקרי להיווצרות קשר. אבל איך ניתן לחזות מתי אלקטרונים יועברו ולא ישותפו?לשם כך, יש להתבונן באנרגיות היינון ובזיקות האלקטרוניות של אטומים. בטבלה המחזורית, המתכות בבלוק s הן בעלות אנרגיות יינון נמוכות. זה מאפשר להן לגרוע אלקטרונים בקלות רבה יותר כדי להגיע לאוקטט, תוך כדי יצירת נוצרים קטיונים.לעומת זאת, לאל-מתכות מבלוק p, למעט גזים אצילים, יש זיקות אלקטרוניות גבוהות והן מקבלות בקלות אלקטרונים ליצירת אניונים. הקטיונים והאניונים בעלי המטענים ההפוכים חווים כוחות אלקטרוסטטיים חזקים כשהם מושכים זה את זה ויוצרים קשרים יוניים. תרכובות יוניות יוצרות לעיתים קרובות מבנים גבישיים קשים, מוגדרים היטב עם נקודות התכה גבוהות בגלל המשיכה האלקטרוסטטית החזקה בין יונים.כך לדוגמה ליתיום פלואוריד, תרכובת יונית עשויה ליתיום ופלואור. כשליתיום גורע אלקטרון והופך לקטיון ליתיום עם דואט, האלקטרון נוסף לפלואור כדי ליצור אניון עם אוקטט. על פי חוק קולון, שני חלקיקים טעונים אלה נמשכים זה לזה ויוצרים ליתיום פלואוריד, תרכובת ניטרלית.ניתן להשתמש במודל לואיס כדי לתאר ולנבא את הנוסחה הכימית של תרכובות יוניות. סמל לואיס מציג את המטענים בפינה הימנית העליונה ומתאר אניונים וקטיונים בסמל הנכתב בסוגריים. חשבו על סטרונציום כלורי, מלח המשמש לקבלת צבע אדום בוהק בזיקוקים.סמל לואיס של סטרונציום הוא שתיים, ולכלור יש אלקטרון בלתי קושר אחד. סטרונציום חייב לגרוע שני אלקטרונים, בעוד שכלור חייב להשיג אלקטרון אחד כדי להגיע לאוקטט. לכן, קטיון סטרונציום אחד נקשר לשני אניוני כלוריד ביחס של 1:2.

קשר יוני והעברת אלקטרונים

<div style="direction:rtl">

 	יונים הם אטומים או מולקולות הנושאים מטען חשמלי. קטיון (יון חיובי) נוצר כאשר אטום ניטרלי מאבד אלקטרון אחד או יותר מקליפת הערכיות שלו, ואניון (יון שלילי) נוצר כאשר אטום ניטרלי צובר אלקטרון אחד או יותר בקליפת הערכיות שלו. תרכובות המורכבות מיונים נקראות תרכובות יוניות (או מלחים), והיונים המרכיבים אותן מוחזקים יחד בקשרים יוניים: כוחות משיכה אלקטרוסטטיים בין קטיונים לאניונים בעלי מטען הפוך. 

 	<h4>תכונות של תרכובות יוניות</h4> 

 	התכונות של תרכובות יוניות שופכות מעט אור על טבעם של קשרים יוניים. 

 	<ul style="padding-right: 35px; list-style-type: disc;"> 

 		<li style="text-align: right;">מוצקים יוניים מציגים מבנה קירסטלי ונוטים להיות נוקשים ושבירים; הם גם נוטים להיות בעלי נקודות התכה ורתיחה גבוהות, מה שמצביע על כך שקשרים יוניים חזקים מאוד.</li> 
 		<li style="text-align: right;">מוצקים יוניים הם גם מוליכים גרועים של חשמל מאותה סיבה - חוזקם של קשרים יוניים מונע מיונים לנוע בחופשיות במצב מוצק.</li> 
 		<li style="text-align: right;">רוב המוצקים היוניים, לעומת זאת, מתמוססים בקלות במים. לאחר שנמסו או הומסו, תרכובות יוניות הן מוליכות מצוינות של חשמל וחום מכיוון שהיונים יכולים לנוע בחופשיות.</li> </ul> 

 	<h4>היווצרות תרכובות יוניות</h4> 

 ליסודות מתכתיים רבים יש פוטנציאל יינון נמוך יחסית והם מאבדים אלקטרונים בקלות. יסודות אלה נמצאים משמאל במחזור או בסמוך לתחתית הקבוצה בטבלה המחזורית. לאטומים שאינם מתכתיים יש משיכה אלקטרונית גבוהה יחסית ובכך מקבלים בקלות אלקטרונים שאבדו על ידי אטומי מתכת, ובכך ממלאים את קליפות הערכיות שלהם. יסודות לא מתכתיים נמצאים בפינה הימנית העליונה של הטבלה המחזורית. 

 מכיוון שכל החומרים חייבים להיות ניטרליים מבחינה חשמלית, המספר הכולל של המטענים החיוביים על הקטיונים של תרכובת יונית חייב להיות שווה למספר הכולל של המטענים השליליים על האניונים שלה. הנוסחה של תרכובת יונית מייצגת את היחס הפשוט ביותר בין מספרי היונים הדרושים כדי לתת מספרים זהים של מטענים חיוביים ושליליים. 

 <h4>תרכובות יוניות יוצרות מבנים תלת מימדיים מסודרים באופן קבוע</h4> 

 עם זאת, חשוב לציין שהנוסחה לתרכובת יונית אינה מייצגת את הסידור הפיזיקלי של היונים שלה. זה לא נכון להתייחס ל"מולקולה" של נתרן כלוריד (NaCl) מכיוון שאין קשר יוני אחד, בין כל זוג ספציפי של יוני נתרן וכלוריד. כוחות המשיכה בין יונים הם איזוטרופיים - זהים לכל הכיוונים - כלומר כל יון מסוים נמשך באותה מידה לכל היונים הסמוכים בעלי מטען הפוך. כתוצאה מכך היונים מסדרים את עצמם למבנה סריגי תלת מימדי שקשור בחוזקה. נתרן כלורי, למשל, מורכב מסידור קבוע של מספר שווה של קטיונים Na+ ואניונים Cl–. המשיכה האלקטרוסטטית החזקה בין יוני Na+ ו- Cl– מחזיקה אותם בחוזקה ב-NaCl מוצק. זה דורש 769 קילו-ג'ול של אנרגיה כדי לנתק מול אחד של NaCl מוצק ליוני Na+ ו- Cl– לגזים נפרדים. 

 <h4>מבנים אלקטרוניים של קטיונים</h4> 

 בעת יצירת קטיון, אטום של יסוד הקבוצה הראשית נוטה לאבד את כל אלקטרוני הערכיות שלו, ובכך מניח את המבנה האלקטרוני של הגז האציל שקדם לו בטבלה המחזורית. 

 <ul style="padding-right: 35px; list-style-type: disc;"> 

 	<li style="text-align: right;">עבור קבוצות 1 (המתכות האלקליות) ו-2 (מתכות האלקליות-עפרוריות), מספרי הקבוצות שווים למספרי האלקטרונים של קליפת הערכיות, וכתוצאה מכך, למטענים של הקטיונים הנוצרים מאטומים של יסודות אלה כאשר כל האלקטרונים של קליפת הערכיות מוסרים.</li> 
 	<li style="text-align: right;">לדוגמה, סידן הוא יסוד מקבוצה 2 שלאטומים הניטרליים שלו יש 20 אלקטרונים ותצורת אלקטרונים במצב יסוד של 1s22s22p63s23p64s2. כאשר אטום Ca מאבד את שני האלקטרונים הערכיים שלו, התוצאה היא קטיון עם 18 אלקטרונים, מטען 2+ ותצורת אלקטרונים של 1s22s22p63s23p6. יון Ca2+ הוא, אם כן, איזואלקטרוני עם הגז האציל Ar.</li> 
	<li style="text-align: right;">עבור קבוצות 13-17, מספרי הקבוצות עולים ב-10 על מספר האלקטרונים הערכיים (מה שמביא בחשבון את האפשרות של תת-קליפות d מלאות באטומים של יסודות במחזור הרביעי ומעלה). לפיכך, המטען של קטיון שנוצר על ידי אובדן כל אלקטרוני הערכיות שווה למספר הקבוצה מינוס 10. לדוגמה, אלומיניום (בקבוצה 13) יוצר 3+ יונים (Al3+).</li> </ul> 

 <h4>חריגים</h4> 

 <ul style="padding-right: 35px; list-style-type: disc;"> 

 	<li style="text-align: right;">חריגים להתנהגות הצפויה כוללים יסודות בתחתית הקבוצות.</li> 
 	<li style="text-align: right;">בנוסף ליונים הצפויים Tl3+, Sn4+, Pb4+ ו-Bi5+, אובדן חלקי של אלקטרונים של קליפת הערכיות של האטומים הללו יכול גם להוביל ליצירת יוני Tl+, Sn2+, Pb2+ ו-Bi3+. היווצרותם של קטיונים 1+, 2+ ו-3+ אלה מיוחסת לאפקט הזוג האינרטי, המשקף את האנרגיה הנמוכה יחסית של זוג s-אלקטרוני הערכיות עבור אטומים של היסודות הכבדים של קבוצות 13, 14 ו-15.</li> 
	<li style="text-align: right;">גם כספית (קבוצה 12) מגלה התנהגות בלתי צפויה: היא יוצרת יון דו-אטומי, Hg22+ (יון שנוצר משני אטומי כספית, עם קשר Hg-Hg), בנוסף ליון המונוטומי הצפוי Hg2+ (נוצר מאטום כספית אחד בלבד). ).</li> 
	<li style="text-align: right;">יסודות מתכת מעבר ומעבר פנימי מתנהגים אחרת מאשר מרכיבי הקבוצה הראשית. לרוב קטיוני מתכת המעבר יש 2+ או 3+ מטענים הנובעים מאובדן האלקטרונים החיצוניים ביותר שלהם , ולאחר מכן אובדן של אלקטרוני D אחד או שניים מהקליפה הבאה אל החיצונית ביותר.</li> 
	<li style="text-align: right;">למרות שהאורביטלים d של יסודות המעבר הם - על פי עקרון אאופבאו - האחרונים שמתמלאים בעת בניית תצורות אלקטרונים, האלקטרונים החיצוניים ביותר הם הראשונים ללכת לאיבוד כאשר האטומים הללו מייננים. כאשר מתכות המעבר הפנימיות יוצרות יונים, בדרך כלל יש להן מטען 3+, הנובע מאובדן האלקטרונים החיצוניים ביותר שלהן ואלקטרון d או f.</li> </ul> 

 <h4>מבנים אלקטרוניים של אניונים</h4> 

 רוב האניונים המונוטומיים נוצרים כאשר אטום לא מתכתי ניטרלי צובר מספיק אלקטרונים כדי למלא לחלוטין את אורביטלי ה-s וה-p החיצוניים שלו, ובכך להגיע לתצורת האלקטרונים של הגז האציל הבא. לפיכך, קל לקבוע את המטען על יון שלילי כזה: המטען שווה למספר האלקטרונים שיש לצבור כדי למלא את האורביטלים s ו-p של אטום האב. לחמצן, למשל, יש את תצורת האלקטרונים 1s22s22p4, ואילו לאניון החמצן יש את תצורת האלקטרונים של ניאון הגז האציל (Ne), 1s22s22p6. שני האלקטרונים הנוספים הנדרשים למילוי אורביטלי הערכיות נותנים ליון התחמוצת את המטען של 2– (O2–). 

 טקסט זה מותאם מ <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/7-1-ionic-bonding">Openstax, Chemistry 2e, Section 7.3: Ionic Bonding.</a></div>

יונים הם אטומים או מולקולות הנושאים מטען חשמלי. קטיון (יון חיובי) נוצר כאשר אטום נייטרלי מאבד אלקטרון אחד או יותר מהערכיות שלו ...

Education

JoVE Core

כימיה

אחד

Chemical Bonding: Basic Concepts

קשרים כימיים: מושגים בסיסיים

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחים ומושגים מרכזיים

ionic compounds and crystal lattices

Ionic compounds form when positive and negative ions attract each other. A cation is a positive ion, and it forms when an atom loses one or more valence electrons. An anion is a negative ion, and it forms when an atom gains one or more valence electrons. Compounds made of these ions are called ionic compounds, or salts, and the force between them is an ionic bond.

The properties of ionic solids help show how strong this attraction is. They usually form rigid, brittle crystals and have high melting and boiling points. They are also poor conductors of electricity in the solid state because the ions cannot move freely. Most ionic solids dissolve readily in water. When an ionic compound is melted or dissolved, it conducts electricity and heat well because the ions can move about freely.

Ionic compounds form most easily when metals lose electrons and nonmetals gain them. Many metals have low ionization potentials, so they lose electrons easily. These elements are found on the left side of the periodic table or near the bottom of a group. Nonmetals have high electron affinities, so they readily gain the electrons lost by metals. They are found in the upper-right corner of the periodic table.

Ionic compounds must remain electrically neutral. That means the total positive charge from the cations must equal the total negative charge from the anions. The formula of an ionic compound gives the simplest ratio of ions needed to balance charge. The formula does not show the physical layout of the ions. In solid sodium chloride, for example, the ions form a tightly bound three-dimensional lattice. The attraction between Na+ and Cl- ions is strong, and it takes 769 kJ of energy to separate one mole of solid NaCl into gaseous ions.

Main-group cations often form by losing all valence electrons and taking on the electron structure of the noble gas before them. For groups 1 and 2, the group number matches the number of valence electrons and also the charge of the ion formed. Calcium is a group 2 element. A neutral calcium atom has 20 electrons, and Ca2+ has 18 electrons with the same electron configuration as argon. For groups 13 through 17, the cation charge equals the group number minus 10. Aluminum, in group 13, forms Al3+.

Some heavy main-group elements do not follow the expected pattern exactly. Thallium, tin, lead, and bismuth can also form lower-charge ions such as Tl+, Sn2+, Pb2+, and Bi3+. This is explained by the inert pair effect, which reflects the relatively low energy of the valence s-electron pair in these heavy atoms. Mercury is another exception. It can form the diatomic ion Hg2^2+, which contains a Hg-Hg bond, as well as the monatomic ion Hg2+.

Transition metals and inner transition metals form ions in a different way. Most transition metal cations have 2+ or 3+ charges. These usually come from losing the outermost s electron or electrons first, and sometimes one or two d electrons after that. Even though d orbitals fill later according to the Aufbau principle, the outermost s electrons are lost first when transition metals ionize. Inner transition metals usually form 3+ ions by losing their outermost s electrons and one d or f electron.

Most monatomic anions form when a nonmetal atom gains enough electrons to fill its outer s and p orbitals. The charge on the ion equals the number of electrons needed to reach the next noble-gas electron configuration. Oxygen is a clear example. A neutral oxygen atom has the configuration 1s2 2s2 2p4. The oxide ion, O2-, has the neon configuration, 1s2 2s2 2p6, after gaining two electrons.

Ionic Compounds and Crystal Lattices

types of chemical bonds

Chemical Bonding and Bond Properties

Chemical bonding explains how atoms and ions join to form molecules and compounds. American chemist Gilbert N. Lewis pioneered chemical bonding theory with the Lewis model. This model helps explain why bonds form, why some are stronger than others, and why compounds have fixed formulas like H2O instead of H4O. Ionic bonding involves ions, which are atoms or molecules with an electrical charge. A cation is a positive ion formed when a neutral atom loses one or more electrons from its valence...

the born-haber cycle

Predicting Ionic Stability with Lattice Energy

Lattice energy helps explain why ionic compounds are stable. It measures the strength of attraction between positive and negative ions in a crystal. In one common definition, lattice energy is the energy required to separate one mole of an ionic solid into gaseous ions, so it has a positive value. Another definition uses the opposite sign and describes the energy released when gaseous ions form a lattice. When checking data, it is important to confirm which convention is being used. In either...

lewis symbols and the octet rule

Valence Electrons, Lewis Symbols, and Bonding

Chemical bonds form when atoms or ions interact in ways that lower the potential energy of a molecule. Gilbert N. Lewis created a simple model to show bond formation using valence electrons, the electrons in the outer shell. In this model, electrons are shared or transferred to help atoms reach a stable electron configuration. The Lewis model helps describe two common bond types. An ionic bond forms when electrons move from a metal to a nonmetal. A covalent bond forms when two nonmetals share...

electronegativity

Electronegativity and Polar Bonds

Electronegativity helps explain why some covalent bonds are nonpolar and others are polar covalent. It is a measure of how strongly an atom attracts shared electrons toward itself. That pull controls how electron density is distributed in a bond. Linus Pauling proposed the first electronegativity values by studying bond energies in heteronuclear molecules such as hydrogen fluoride. He expected the bond energy of HF to be about the average of the bond energies of H2 and F2, or 296 kJ/mol. The...

ionic bonding and electron transfer

Ionic compounds form when positive and negative ions attract each other. A cation is a positive ion, and it forms when an atom loses one or more valence electrons. An anion is a negative ion, and it forms when an atom gains one or more valence electrons. Compounds made of these ions are called ionic compounds, or salts, and the force between them is an ionic bond. The properties of ionic solids help show how strong this attraction is. They usually form rigid, brittle crystals and have high...

trends in lattice energy: ion size and charge

trends-in-lattice-energy-ion-size-and-charge

Lattice Energy Patterns in Ionic Solids

Lattice energy shows how strongly ions hold an ionic solid together. It is the energy required to separate one mole of a solid into its gaseous ions. For sodium chloride, this process requires 769 kJ per mole. The opposite convention may also be used, where lattice energy is the energy released when gaseous ions form the solid. In either case, a larger magnitude means a more stable ionic compound. For ionic crystals, lattice energy follows a pattern based on charge and ion size. The...

covalent bonding and lewis structures

Shared Electrons in Covalent Molecules

Covalent molecules form when atoms share electrons instead of transferring them. This bonding usually happens between nonmetal atoms with similar tendencies to attract electrons. Because the atoms pull on the electrons in a shared way, the bond is held together by mutual attraction. Covalent compounds often have physical properties that differ from ionic compounds. The attraction between neutral molecules is weaker than the attraction between charged ions. As a result, many covalent compounds...

bond polarity, dipole moment, and percent ionic character

bond-polarity-dipole-moment-and-percent-ionic-character

How Bond Polarity Shapes Molecular Dipoles

Bond polarity depends on electronegativity, the ability of an atom to attract shared electrons. The absolute value of the electronegativity difference, or ΔEN, gives a rough guide to bond type. When the difference is very small or zero, the bond is covalent and nonpolar. When it is larger, the bond may be polar covalent or ionic. Examples show how this works in real compounds. H–H has a ΔEN of 0, so it is nonpolar. H–Cl has a ΔEN of 0.9, so it is polar covalent. Na–Cl has a ΔEN of 2.1, so it...

lewis structures of molecular compounds and polyatomic ions

lewis-structures-of-molecular-compounds-and-polyatomic-ions

Drawing Lewis Structures with Valence Electron Counts

Drawing Lewis structures starts with counting valence electrons and building the atom arrangement step by step. Valence electrons are the outer-shell electrons that help show how atoms bond. For ions, a positive charge means one electron is removed for each plus sign, and a negative charge means one electron is added for each minus sign. The next step is to sketch the skeleton structure. The least electronegative atom usually goes in the center, while hydrogen is almost never central. Fluorine...

resonance

Resonance Forms in Lewis Structures

Resonance forms in Lewis structures help explain molecules and ions that cannot be shown correctly with just one drawing. In nitrite ion, NO2−, the Lewis structure can be drawn in two ways. The N-O and N=O bonds switch positions in the two drawings, but the atoms stay in the same arrangement. If nitrite really had one single bond and one double bond, the two bond lengths should be different. A double bond is shorter and stronger than a single bond between the same atoms. Experiments show that...

formal charges

Lewis Structures with Formal Charge

Lewis structures can sometimes show more than one reasonable arrangement for a molecule or polyatomic ion. Formal charge helps chemists choose the best Lewis structure when that happens. It is a useful way to compare possible structures in chemistry. Formal charge is the hypothetical charge an atom would have if bonding electrons were shared evenly between the atoms. It can also be found by starting with the valence electrons of the neutral atom, subtracting the nonbonding electrons, and then...

exceptions to the octet rule

Octet Rule Exceptions in Lewis Structures

Some covalent molecules do not follow the octet rule in their Lewis structures. Their central atoms can fall into three groups: odd-electron molecules, electron-deficient molecules, and hypervalent molecules. These cases show why a Lewis structure may not always give every atom eight valence electrons. Odd-electron molecules have an odd number of valence electrons, so one electron remains unpaired. Molecules with an odd number of electrons are called radicals. Nitric oxide, NO, is one example,...

bond energies and bond lengths

How Bond Energy Predicts Reaction Heat

Bond energy helps explain why molecules stay together and how much heat a reaction may release or absorb. A covalent bond is stronger when more energy is needed to separate the atoms. The energy needed to break one specific covalent bond in one mole of gaseous molecules is called bond energy, or bond dissociation energy. For a diatomic molecule, bond energy is the standard enthalpy change for an endothermic reaction that breaks that bond. The H-H bond is a common example. Its bond energy is...

bonding in metals

Electron Sea Model in Metals

Electron sea model explains how metallic bonding holds metals together. In this model, most metal atoms do not have enough valence electrons to form ionic or covalent bonds in the usual way. Their valence electrons are held loosely because metals have low electronegativity, and their ionization energy is low, so electrons are removed easily. When a metal atom loses these outer electrons, it becomes a positively charged metal ion. The freed electrons form a delocalized electron cloud around...

key terms and concepts

Explore how ions form, why ionic compounds make crystal lattices, and how charge, conductivity, and electron configurations shape ionic behavior in chemistry.

Ionic Compounds and Crystal Lattices | JoVE K12

chemistry

JoVE Core Chemistry brings general chemistry concepts to life using concise and easy-to-understand animated video lessons. Plus, in the scientist-in-action videos, we demonstrate classical and original research experiments performed in today's laboratories worldwide.

Physical Science

PS.PSc.2.1

Pennsylvania State Academic Standards

Structure and Properties of Matter

3.2.9-12.B

3.2.9-12.N

Louisiana Student Standards for Science

High School

Matter And Its Interactions

HS-PS1-3

ohios-learning-standards-and-model-curriculum

Ohio’s Learning Standards and Model Curriculum

Study Of Matter

Bonding and compounds

Structure And Properties Of Matter

Chemical bonding

Physical Geology

Minerals

Chemical bonding (ionic, covalent, metallic)

Tennessee Academic Standards

Matter and Its Interactions

CHEM1.PS1.13

CHEM1.PS1.14

motion-and-stability-forces-and-interactions

Motion and Stability: Forces and Interactions

CHEM1.PS2.1

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

CH.3

CH.3.d

PS.3

PS.3.c

Physics

PH.9

PH.9.e

Minnesota Academic Standards in Science

1.2.1 9L.4.2.2.1

Arizona Science Standards

HS.P1

HS.P1U1.2

new-jersey-student-learning-standards-for-science

New Jersey Student Learning Standards for Science

HS-PS1-2

Alabama Course of Study Science

9-12.C.2.2.b

Florida Department of Education

SC.912.P.8

SC.912.P.8.6

Texas Essential Knowledge and Skills

Chemistry and Physics

IPC.7

IPC.7.A

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

HS. Structure and Properties of Matter

HS-PS1-3.

HS. Chemical Reactions

HS-PS1-2.

Georgia Standards of Excellence

SPS2.

Chemical Bonds

SC2.

bonding-types-from-nonpolar-covalent-to-ionic

Bonding Types: From Nonpolar Covalent to Ionic

Scientific Laws and Theories

Scientific Laws

In science, a law is defined as a concise, verbal or mathematical, statement that summarizes a vast number of experimental observations. ...

The Scientific Method

Chemistry is an empirical science. Scientists often pose questions to understand the chemistry in everyday life and seek answers to these questions. To ...

Classifying Matter by State

Chemistry is the study of matter and the changes it undergoes. Matter is anything that has mass and occupies space. Matter is all around us; the air, ...

Classifying Matter by Composition

Matter: Pure Substances and Mixtures
According to its composition, the matter can be classified into two broad categories &mdash; pure substances and ...

The Atomic Theory of Matter

The earliest recorded discussion of the basic structure of matter comes from ancient Greek philosophers. Leucippus and Democritus argued that all matter ...

Subatomic Particles

Dalton was only partially correct about the particles that make up matter. All matter is composed of atoms, and atoms are composed of three smaller ...

Elements: Chemical Symbols and Isotopes

A chemical symbol is an abbreviation used to indicate an element or an atom of an element. For example, the symbol for mercury is Hg. The same symbol is ...

Use models to explain how the scientific understanding of atomic structure has evolved.

PS.Chm.1.1

Radioactivity and Nuclear Equations

Nuclear chemistry is the study of reactions that involve changes in nuclear structure. The nucleus of an atom is composed of protons and, except for ...

Types of Radioactivity

The most common types of radioactivity are &#945; decay, &#946; decay, &#947; decay, neutron emission, and electron capture.
Alpha (&#945;) decay is the ...

Nuclear Stability

Protons and neutrons, collectively called nucleons, are packed together tightly in a nucleus. With a radius of about 10&#8722;15 meters, a nucleus is ...

Nuclear Binding Energy

The difference between the calculated and experimentally measured masses is known as the mass defect of the atom. In the case of helium-4, the mass defect ...

Radioactive Decay and Radiometric Dating

Radioactivity is a spontaneous disintegration of an unstable nuclide and is a random process, as all the nuclei in the sample do not decay simultaneously. ...

Nuclear Fission

Many heavier elements with smaller binding energies per nucleon can decompose into more stable elements that have intermediate mass numbers and larger ...

Nuclear Power

Controlled nuclear fission reactions are used to generate electricity. Any nuclear reactor that produces power via the fission of uranium or plutonium by ...

Nuclear Fusion

The process of converting very light nuclei into heavier nuclei is also accompanied by the conversion of mass into large amounts of energy, a process ...

Nuclear Transmutation

Nuclear transmutation is the conversion of one nuclide into another. It can occur by the radioactive decay of a nucleus, or the reaction of a nucleus with ...

Use models to compare nuclear reactions including alpha decay, beta decay and gamma decay; nuclear fusion and nuclear fission.

PS.Chm.1.2

Atomic Orbitals

An atomic orbital represents the three-dimensional regions in an atom where an electron has the highest probability to reside. The radial distribution ...

The Pauli Exclusion Principle

The arrangement of electrons in the orbitals of an atom is called its electron configuration. We describe an electron configuration with a symbol that ...

The Energies of Atomic Orbitals

In an atom, the negatively charged electrons are attracted to the positively charged nucleus. In a multielectron atom, electron-electron repulsions are ...

The Aufbau Principle and Hund's Rule

To determine the electron configuration for any particular atom, we can build the structures in the order of atomic numbers. Beginning with hydrogen, and ...

electron-configuration-of-multielectron-atoms

Electron Configuration of Multielectron Atoms

The alkali metal sodium (atomic number 11) has one more electron than the neon atom. This electron must go into the lowest-energy subshell available, the ...

Use models to explain how electrons are distributed in atoms.

PS.Chm.1.3

Periodic Classification of the Elements

The periodic table arranges atoms based on increasing atomic number so that elements with the same chemical properties recur periodically. When their ...

The Periodic Table

As early chemists discovered more elements, they realized that various elements could be grouped by their similar chemical behaviors. One such grouping ...

Atomic Mass

Atoms &mdash; and the protons, neutrons, and electrons that compose them &mdash; are extremely small. For example, a carbon atom weighs less than 2 ...

Molar Mass

The identity of a substance is defined not only by the types of atoms or ions it contains but by the quantity of each type of atom or ion. For example, ...

Use the Periodic Table as a model to predict the relative properties of elements based on the pattern of valence electrons in the outermost energy levels of atoms.

PS.Chm.2.1

atomic-radii-and-effective-nuclear-charge

Atomic Radii and Effective Nuclear Charge

The elements in groups of the periodic table exhibit similar chemical behavior. This similarity occurs because the members of a group have the same number ...

Ionic Radii

Ionic radius is the measure used to describe the size of an ion. A cation always has fewer electrons and the same number of protons as the parent atom; it ...

Construct an explanation to infer the atomic size, reactivity, electronegativity, and ionization energy of an element based on its position in the Periodic Table.

PS.Chm.2.2

Analyze the structure of atoms and isotopes.

Ionic Compounds and Crystal Lattices

Description

Transcript

More videos by Standards