Πώς να υπολογίσετε το χημικό φορτίο της αμμωνίας (NH3)

Το επίσημο χημικό φορτίο τηςαμμωνίας (NH3) είναι μηδέν, στην πραγματικότητα δεν έχει χημικό φορτίο . Αν και είναι εύκολο να το πούμε αυτό, είναι σημαντικό να τοποθετήσουμε αυτήν την απάντηση στο πλαίσιο και να κατανοήσουμε τι σημαίνει στη χημεία. Είναι επίσης σημαντικό να γνωρίζετε πώς να υπολογίζετε το φορτίο ενός ατόμου.

Ας εξερευνήσουμε πώς να υπολογίσουμε την επίσημη χρέωση και τι σημαίνει.

Τι είναι ο αριθμός χρέωσης;

Ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες για τον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο τα χημικά αντιδρούν μεταξύ τους είναι οι δεσμοί ηλεκτρονίων που υπάρχουν μεταξύ των ατόμων. Τα ηλεκτρόνια περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου και είναι αρνητικά φορτισμένα. Το ηλεκτρονιακό κέλυφος κάθε ατόμου έχει έναν καθορισμένο αριθμό ηλεκτρονίων και το άτομο προσπαθεί να διατηρήσει αυτόν τον αριθμό ηλεκτρονίων, ακόμη κι αν κάτι τέτοιο σημαίνει ότι το καθαρό φορτίο του ατόμου θα είναι μη ισορροπημένο. Το άτομο έχει επίσης πρωτόνια, τα οποία έχουν το ίδιο ατομικό ηλεκτρικό φορτίο.

Το φορτίο ενός ατόμου εκφράζεται συνήθως ως αριθμός στα δεξιά του συμβόλου του στοιχείου:NA1+. Το 1+ που αντιπροσωπεύει το φορτίο του ατόμου ονομάζεται επίσης αριθμός φορτίου.

Τα άτομα αποτελούνται από πολλαπλούς φλοιούς και κάθε φλοιός έχει ελαφρώς διαφορετικό αριθμό ηλεκτρονίων. Το πιο εσωτερικό κέλυφος έχει συνήθως δύο ηλεκτρόνια, το δεύτερο κέλυφος μπορεί να χωρέσει οκτώ και το τρίτο κέλυφος μπορεί να χωρέσει έως και 18 ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια που αποτελούν το εξωτερικό περίβλημα του ατόμου αναφέρονται συλλογικά ως κέλυφος σθένους. Το κέλυφος σθένους είναι το μέρος όπου λαμβάνουν χώρα οι χημικές αντιδράσεις μεταξύ των ατόμων. Ο αριθμός φορτίου ενός ατόμου αντανακλά το γεγονός ότι το κέλυφος σθένους ενός ατόμου θα έχει συνήθως ένα πλήρες σύνολο ηλεκτρονίων, ανεξάρτητα από το αν το άτομο πρέπει να αποκτήσει ή να χάσει ηλεκτρόνια για να συμβεί αυτό.

Ο Περιοδικός Πίνακας των Στοιχείων

Ο περιοδικός πίνακας στοιχείων ομαδοποιεί στοιχεία με βάση τον αριθμό των ηλεκτρονίων που διαθέτουν τα άτομα του στοιχείου για χρήση σε χημικές αντιδράσεις.

Τα στοιχεία που βρίσκονται στο αριστερό τμήμα του περιοδικού πίνακα, οι στήλες I και II, έχουν κελύφη σθένους που είναι ουσιαστικά άδεια. Έχουν μόνο ένα ή δύο ηλεκτρόνια και είναι κυρίως μέταλλα – μέταλλα αλκαλίων και μέταλλα αλκαλικών γαιών. Η εξαίρεση σε αυτό είναι το υδρογόνο, το οποίο είναι ένα διατομικό μη μέταλλο. Οι στήλες τρεις έως επτά στον περιοδικό πίνακα είναι αμέταλλα και έχουν τρία και τέσσερα ηλεκτρόνια για αντιδράσεις αντίστοιχα. Υπάρχουν ακόμη και στοιχεία που δεν μπορούν να αντιδράσουν με άλλα στοιχεία. Αυτά ονομάζονται ευγενή αέρια και έχουν ήδη κοχύλια πλήρους σθένους. Περιλαμβάνουν ξένο και ραδόνιο.

Ο αριθμός φορτίου ενός στοιχείου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υπολογίσει το είδος του φορτίου που θα έχει ένα άτομο όταν αντιδρά με άλλα άτομα κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Ανάλογα με το αν το άτομο χάνει ή αποκτά ηλεκτρόνια, μπορεί να αναπτύξει θετικό ή αρνητικό φορτίο. Για παράδειγμα, ας δούμε μια αλληλεπίδραση μεταξύ χλωρίου και νατρίου. Ένα άτομο χλωρίου θα αποκτούσε ένα ηλεκτρόνιο όταν αντιδρούσε με το νάτριο, ενώ το νάτριο θα έχανε το ηλεκτρόνιο. Αυτό θα έκανε τα άτομα:Cl1+ και Na1-, αντίστοιχα.

Σημειώστε ότι στην αναλλοίωτη μορφή τους, όλα τα στοιχεία έχουν αριθμό φορτίου μηδέν. Αυτό συμβαίνει επειδή δεν έχουν αντιδράσει με άλλο άτομο και επομένως δεν έχουν χάσει ή αποκτήσει κανένα ηλεκτρόνιο.

Οι ιδιότητες της αμμωνίας

Τώρα μπορούμε να δούμε τη χημική δομή της αμμωνίας και να αρχίσουμε να καταλαβαίνουμε γιατί δεν έχει φορτίο.

Η αμμωνία είναι μια ένωση που αποτελείται τόσο από άτομα υδρογόνου όσο και από άτομα αζώτου. Είναι ένα άχρωμο αέριο που έχει μια αξιοσημείωτη πικάντικη μυρωδιά. Μπορεί να είναι επικίνδυνο και καυστικό σε συμπυκνωμένες μορφές και χρησιμοποιείται συχνά σε διαλύματα καθαρισμού και λιπάσματα.

Ο ακριβής χημικός τύπος της αμμωνίας είναι NH₃ . Αυτό σημαίνει ότι αποτελείται από ένα άτομο αζώτου και τρία άτομα υδρογόνου, διατεταγμένα σε σχήμα πυραμίδας. Το άζωτο έχει ένα μόνο ζεύγος ηλεκτρονίων, τα οποία είναι ικανά να δώσουν ένα άτομο στο υδρογόνο (Η+). Ο δεσμός δεν είναι ένας πλήρης ιοντικός δεσμός, είναι ένας ομοιοπολικός δεσμός. Αυτό σημαίνει ότι το μοναχικό ζεύγος είναι το αρνητικό άκρο ενός πολικού μορίου. Ως εκ τούτου, το ζεύγος αζώτου έχει ένα μερικό αρνητικό φορτίο που εξισορροπείται από το μερικό θετικό φορτίο στο άλλο άκρο του μορίου.

Το μόνο ζεύγος ηλεκτρονίων μπορεί να διαιρεθεί όταν το NH₃ Το άτομο δέχεται ένα πρωτόνιο υδρογόνου και γίνεται NH4+ (αμμώνιο). Ωστόσο, μέχρι να συμβεί αυτό, η παρουσία του μοναχικού ζεύγους κάνει ένα άτομο NH₃ ένα ουδέτερο μόριο με μηδενικό φορτίο. Για να δούμε γιατί συμβαίνει αυτό, μπορούμε να υπολογίσουμε το επίσημο φορτίο του ατόμου.

Υπολογισμός επίσημης χρέωσης

Ο υπολογισμός του τυπικού φορτίου ενός ατόμου είναι μια μέθοδος υπολογισμού ηλεκτρονίων. Κατά τον υπολογισμό του τυπικού φορτίου ενός ατόμου, θεωρείται ότι τα ηλεκτρόνια σε έναν χημικό δεσμό κατανέμονται εξίσου στα άτομα.

Η εξίσωση για τον προσδιορισμό του τυπικού φορτίου ενός ατόμου είναι η εξής:

• Τυπικό φορτίο =[ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους στο άτομο] – [(ο αριθμός των μη συνδεδεμένων ηλεκτρονίων) + (ο αριθμός των δεσμών)].

Εναλλακτικά, αυτός ο τύπος κάνει τη σχέση μεταξύ των δεσμών ηλεκτρονίων και ηλεκτρονίων σε μεμονωμένα ζεύγη λίγο πιο σαφή:

• Τυπικό φορτίο =[αριθμός ηλεκτρονίων σθένους] – [(αριθμός ηλεκτρονίων σε μεμονωμένα ζεύγη) + (ο μισός αριθμός ηλεκτρονίων δεσμού)]

Όποια εξίσωση και αν επιλέξετε να χρησιμοποιήσετε, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις χρεώσεις κοινού στοιχείου για να πραγματοποιήσετε την εξίσωση. Η συμβουλή ενός πίνακα με φορτία κοινών στοιχείων μας αποκαλύπτει ότι το υδρογόνο έχει φορτίο +1 ενώ το άζωτο έχει φορτίο -3.

Η εκτέλεση της επέμβασης μας δίνει το συνολικό φορτίο αμμωνίας:

Συνολικό φορτίο =5 (αριθμός ηλεκτρονίων σθένους) – [3 (δεσμοί με υδρογόνο) + 2 (μονωμένα ηλεκτρόνια) =0

Επομένως, ένα άτομο αμμωνίας έχει μηδενικό συνολικό φορτίο — ουδέτερο φορτίο.

Σημειώστε ότι οι τιμές που δίνονται για τα φορτία κοινού στοιχείου αντικατοπτρίζουν μόνο τις πιο κοινές διατάξεις του κελύφους ηλεκτρονίων. Οι πιο συνηθισμένες ρυθμίσεις είναι αυτές που έχουν τη μεγαλύτερη σταθερότητα. Αν και αυτές οι σταθερές ρυθμίσεις είναι οι πιο πιθανές, ενδέχεται να εμφανιστούν άλλες χρεώσεις. Τα προαναφερθέντα ευγενή αέρια είναι τα μόνα άτομα που δεν έχουν παραλλαγές των ηλεκτρονίων στη στιβάδα σθένους, καθώς μπορείτε να βρείτε ήδη οκτώ ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τους περίβλημα.