Smältpunkter och skillnaderna
Hej
Jag undrar om uppgift 4.3 i "Gymnasie KEMI 1" (fjärde upplagan) av Andersson, Sonesson, Svahn, Tullberg. Det står såhär: "Se figur 4.6 på s. 59. Cesium har smältpunkten + 28 °C och tantal nästan 3 000 °C. Förklara orsaken till skillnaderna i smältpunkt."
Jag svarade såhär fast det var långt ifrån rätt: "Skillnaden i smältpunkt mellan cesium och tantal beror på att tantal har betydligt fler delokaliserade elektroner än Cesium."
I facit står det: "Cs 28 °C: envärt positiv metalljon och en elektron per atom till det gemensamma elektronmolnet.
Ta ca 3 000 °C: femvärt positiv metalljon och fem elektroner per atom till det gemensamma elektronmolnet. Därför är det mycket starkare metallbindning hos tantal än hos cesium."
För det första så förstår jag inte varför de skrivit "envärt positiv" och "femvärt positiv". Vad menas med bara det? Därefter varför är det fem elektroner som går till det gemensamma elektronmolnet hos tantal när det endast är 2 valenselektroner?
Mvh, Manoel
Ditt svar är inte alls långt ifrån rätt utan svaret i facit är bara mer uttömmande. I en metallbindning delar atomerna alla sina yttre elektroner med varandra. Man kan se det som att det uppstår ett "moln" av elektroner som omger en massa positiva metalljoner. Ju större laddning hos metalljonerna och ju fler elektroner i molnet, desto starkare bindning. Det facit menar är att tantal bildar joner med laddningen +5 och avger 5 elektroner per atom till molnet, medan cesium bara bildar joner med laddningen +1 och avger 1 elektron per atom. Därför blir metallbindningen i tantal mycket starkare. Om bindningarna mellan metallatomerna är starkare så innebär det att metallen har en högre smältpunkt.
Så de yttre elektronerna är alltså inte valenselektronerna utan exakt alla elektroner istället?
Varför skulle tantal vilja avge 5 elektroner för, ser inte att tantaljonen ska ha ett fullt yttre skal då?
Manoel skrev:Så de yttre elektronerna är alltså inte valenselektronerna utan exakt alla elektroner istället?
Varför skulle tantal vilja avge 5 elektroner för, ser inte att tantaljonen ska ha ett fullt yttre skal då?
Tantal har elektronkonfigurationen [Xe] 4f14 5d3 6s2.
Hur många elektroner har tantal i sitt yttersta skal? Hur många elektroner har tantal i sitt näst yttersta skal?
Enligt det jag lärt mig hittils så vore det väl enklast om den bara gav bort båda valenselektronerna samt dom där 11 i skalet under (totalt 13 elektroner). Sen så skulle det vara en tantaljon med fullt skal kvar. Fast jag förstår att tantal har följande e− per skal: 2, 8, 18, 32, 11, 2. Fast jag förstår inte vad elektronkonfigurationen "[Xe] 4f14 5d3 6s2" betyder. Det är kryptiskt för mig.
Hur läser man tantals elektronkonfiguration ([Xe] 4f14 5d3 6s2) för att förstå?
Tantal är en övergångsmetall och de spelar efter egna regler. Det är nog överkurs att förstå varför tantal avger fem elektroner. Att det blir så beror på att de s.k. 6s och 5d-elektronerna har högre energi än övriga elektroner och därför lättare kan frigöras från atomerna. Dessa orbitaler innehåller 2+3=5 elektroner totalt.
Okej. Uppgiften 4.3 är märkt med en stjärna som jag antar betyder att den är svårare. Fast det ser dock inte ut som att 4f skalet är ett fullt elektronskal med sina 14 e−? När har 4f skalet, med hög energi, fullt yttersta skal?
4f-orbitalerna rymmer 14 elektroner. Eftersom bankvanttalet för dessa orbitaler är 3 så finns det sju uppsättningar av dessa med magnetiska kvanttal -3, -2, -1, 0, 1, 2 respektive 3. Varje orbital rymmer två elektroner som har motsatt spinn så totalt rymmer en uppsättning f-orbitaler 7*2=14 elektroner.
