A rácstípusok és a fizikai tulajdonságok összekapcsolása az érettségi klasszikus indoklós feladata. A kérdés szinte mindig ugyanaz: miért magas az olvadáspont, miért vezet vagy nem vezet az áramot az anyag?
Mit kell tudni erről a témakörről az emelt szintű érettségin?
- Az ionkötés ellentétes töltésű ionok közötti elektrosztatikus vonzás.
- Jellemzően fém és nemfém között alakul ki, nagy elektronegativitás-különbség esetén.
- A rácsenergia az az energia, amely 1 mol ionkristály gázionokra bontásához szükséges.
- A rácsenergia annál nagyobb, minél nagyobb az ionok töltése és minél kisebb a méretük.
- Az ionrácsos anyagok olvadáspontja magas, keménységük nagy, de ridegek.
- Szilárd állapotban nem vezetik az áramot, olvadékban és oldatban viszont igen — mert ekkor az ionok szabadon mozognak.
- Rácstípusok: ionrács, atomrács (gyémánt), fémrács, molekularács (jég).
Kidolgozott mintafeladat
Miért magasabb a MgO olvadáspontja (2852 °C), mint a NaCl-é (801 °C)?
Megoldás
- 1Mindkettő ionrácsos vegyület, tehát a különbséget a rácsenergia magyarázza.
- 2A NaCl-ban Na⁺ és Cl⁻ ionok vannak, töltésük ±1.
- 3A MgO-ban Mg²⁺ és O²⁻ ionok vannak, töltésük ±2.
- 4Az elektrosztatikus vonzóerő a töltések szorzatával arányos: a MgO esetében 2·2 = 4, a NaCl esetében 1·1 = 1, tehát négyszeres.
- 5Ráadásul a Mg²⁺ és az O²⁻ ionsugara kisebb, mint a Na⁺ és a Cl⁻ ioné, így közelebb kerülnek egymáshoz, ami tovább növeli a vonzást.
A nagyobb ionttöltés és a kisebb ionsugár miatt a MgO rácsenergiája jóval nagyobb, ezért az olvadáspontja is magasabb.
Tipikus hibák, amiket érdemes elkerülni
- Az olvadáspontot a moláris tömeggel magyarázzák a rácsenergia helyett.
- Azt állítják, hogy az ionrácsos anyagok szilárdan is vezetik az áramot.
- Az ionrácsot és az atomrácsot összekeverik — a gyémánt atomrácsos, nem ionrácsos.
Nézd meg a teljes videóleckét ebből a témakörből
Czirók Ede kb. 40 perces videójában lépésről lépésre, több kidolgozott feladaton keresztül vezeti végig a témakört. Regisztráció után egy perces előnézetet ingyen megnézhetsz.
Gyakori kérdések
Miért vezeti az áramot a konyhasó oldata, de a szilárd só nem?
Az áramvezetéshez szabadon mozgó töltéshordozók kellenek. A szilárd ionrácsban az ionok rögzített helyen rezegnek, ezért nem tudnak elmozdulni. Oldásakor vagy olvasztásakor a rács felbomlik, az ionok mozgásképessé válnak, és így képesek szállítani a töltést.
Mitől függ a rácsenergia nagysága?
Két tényezőtől: az ionok töltésétől és a méretüktől. Minél nagyobb a töltés és minél kisebb az ionsugár, annál erősebb az elektrosztatikus vonzás, tehát annál nagyobb a rácsenergia. Ez magyarázza, hogy a kétszeresen töltött ionokat tartalmazó vegyületek olvadáspontja jellemzően jóval magasabb.