Как составить формулу по заданным зарядам ионов?

Опорная карта

Схема модели

Учебная модель · частицы и расстояния не в масштабе

Только бумага и готовые данные. Не получайте газы, не нагревайте вещества, не используйте электрическое оборудование; неизвестные вещества не трогайте, не пробуйте и не нюхайте.

Ситуация и вопрос

В карточках записаны Mg²⁺ и Cl⁻. Формула MgCl выглядит коротко, но суммарный заряд равен +1. Как получить нейтральное соединение, не меняя сами ионы? Рисуйте карточки на бумаге. Здесь заряды даны условием; их нельзя угадывать по неизвестному образцу или менять ради удобного ответа.

Новые слова без пропусков

Индекс справа внизу показывает число атомов или групп в формуле; единицу не пишут. Для ионного соединения он задаёт отношение. Электронейтральность означает, что сумма положительных и отрицательных зарядов равна нулю. Берём наименьшее целочисленное отношение заданных ионов. Это относится к простым заданным составам, а не ко всем возможным соединениям элементов.

Предскажите

Предскажите: сколько Cl⁻ нужно на один Mg²⁺? Для Al³⁺ и O²⁻ достаточно одного иона каждого вида? Запишите сумму зарядов до выбора формулы. Если сумма не ноль, исправляйте количество ионов, а не величину заряда отдельного иона.

Исследуйте или разберите данные

В таблице запишите пару, количества, сумму зарядов и итог. Пары: Na⁺/Cl⁻; Mg²⁺/Cl⁻; Al³⁺/O²⁻; Ca²⁺/O²⁻. Подбирайте небольшие целые числа. Проверяйте не только ноль, но и отсутствие общего делителя у количеств. Работа с числами не требует соли, металлов или кислорода в сосуде.

Разобранный пример

Mg²⁺ и два Cl⁻: +2+2×(−1)=0, формула MgCl₂. Для двух Al³⁺ и трёх O²⁻: 2×3+3×(−2)=0, Al₂O₃. Для Ca²⁺ и O²⁻ отношение 1:1, CaO. Запись Ca₂O₂ нейтральна, но не является простейшей записью данного ионного отношения.

Где легко ошибиться

Ошибка: переносить знаки зарядов в нейтральную формулу или путать MgCl₂ с Mg²Cl. Заряд относится к иону, индекс — к количеству. Для Fe возможны разные ионы; формулу нельзя однозначно получить из названия элемента без заряда или других условий. Даже правильная формула не удостоверяет чистоту порошка.

Перенос в новый случай

Новые пары: Ca²⁺/N³⁻ и K⁺/S²⁻. Найдите простейшие нейтральные отношения и формулы. Затем сравните Fe²⁺/Cl⁻ с Fe³⁺/Cl⁻: получится ли одна формула? Условные карточки N³⁻ и S²⁻ задают ионы в соединении, не свободные частицы для получения дома.

Ответ и проверка памяти

Проверка: Ca₃N₂: 3×2−2×3=0; K₂S: 2−2=0. Железо даёт FeCl₂ и FeCl₃ соответственно. По памяти восстановите алгоритм «заряды → количества → сумма ноль → сокращение отношения → индексы». Поясните, почему этот алгоритм не разрешает сокращать заданную молекулярную формулу H₂O₂.

Задание

1. Какая формула у Al³⁺ и Cl⁻?
2. Какова сумма зарядов для MgCl₂?
3. Нужно ли сокращать Ca₂O₂ при заданных Ca²⁺ и O²⁻?

Ответы

Дневник исследователя

Запишите свой первый ответ до чтения разбора. Для каждой ошибки отметьте конкретный шаг: модель частиц, счёт электронов, баланс зарядов, скобки или граница вывода. Исправьте объяснение, затем придумайте новый пример и решите его без подсказки.

Когда вернуться

Закройте страницу и через 10 минут воспроизведите карту, определите термины своими словами и решите новый случай. Через сутки и через неделю повторите без подсказки. Если ошибка осталась, вернитесь к разобранному примеру и запишите, какой шаг был пропущен.

Источники и границы

• OpenStax: ionic formulas

Как строение помогает объяснять свойства вещества?

Чем валентность отличается от заряда иона?