Příklad iontového svazku

Iontová vazba je dána přítomností kationtu a aniontu, chemických látek s elektrickými náboji opačných znaků. Je definována jako elektrostatická síla, která váže ionty v iontové sloučenině.

Atomy prvků s nízkou ionizační energií mají tendenci tvořit kationty. Naproti tomu lidé s vysokou afinitou k elektronům mají tendenci tvořit anionty.

Alkalické kovy a kovy alkalických zemin pravděpodobněji tvoří ionty v iontových sloučeninách a halogeny a kyslík jsou nejpravděpodobnější anionty. V důsledku toho je složení nejrůznějších iontových sloučenin výsledkem kombinace kovu skupiny IA nebo IIA a halogenu nebo kyslíku.

Například reakce mezi lithiem a fluorem produkuje fluorid lithný, jedovatý bílý prášek používaný ke snížení teploty tání pájky a při výrobě keramiky. Elektronová konfigurace lithia je 1 s², 2 s¹a hodnota fluoru je 1 s², 2 s², 2 str⁵. Když tyto atomy přijdou do styku, valenční elektron 2s¹ Lithium se přenáší na atom fluoru.

Je platné předpokládat, že postup začíná oddělením lithiového elektronu a jeho ionizací k dosažení kladné valence 1+. Pokračuje příjmem tohoto elektronu fluorem, který mu dává záporný náboj. Nakonec dochází k tvorbě iontové vazby elektrostatickou přitažlivostí. Sloučenina fluoridu lithného bude elektricky neutrální.

Mnoho běžných reakcí vede k tvorbě iontových vazeb. Například spalování vápníku v kyslíku produkuje oxid vápenatý:

Molekula rozsivkového kyslíku se rozdělí na dva jednotlivé atomy. Pak dojde k přenosu dvou elektronů z atomu vápníku na každý atom kyslíku. Oba pak budou mít příslušné náboje: pro vápník 2+ pro každý atom a pro kyslík 2 pro každý atom. Po konečné vazbě je molekula oxidu vápenatého elektricky neutrální.

Mřížová energie iontových sloučenin

S hodnotami ionizační energie a elektronové afinity prvků je možné předpovědět co prvky tvoří iontové sloučeniny, ale je také nutné vyhodnotit stabilitu tohoto typu sloučeniny.

Ionizační energie a elektronová afinita jsou definovány pro procesy, které se vyskytují v plynné fázi, ačkoli všechny iontové sloučeniny jsou pevné při 1 atmosféře tlaku a 25 ° C. Pevný stav je velmi odlišná podmínka, protože každý kation je obklopen určitým počtem aniontů a naopak. V důsledku toho celková stabilita pevné iontové sloučeniny závisí na interakcích všech iontů a nejen na interakci kationtu s aniontem.

Kvantitativní měřítko stability jakékoli iontové pevné látky je její mřížová energie, který je definován jako Energie nezbytná k úplnému oddělení molu pevné iontové sloučeniny na její ionty v plynném stavu.

Born-Haberův cyklus k určení energie mřížky

Není možné přímo měřit energii mřížky. Jsou-li však známy struktury a složení iontové sloučeniny, je možné vypočítat její mřížkovou energii pomocí Coulombova zákona, který uvádí, že potenciální energie mezi dvěma ionty je přímo úměrná součinu jejich nábojů a nepřímo úměrná vzdálenosti mezi nimi. Zastavit.

Protože náboj kationtu je kladný a náboj aniontu je záporný, produkt poskytne negativní výsledek v energii. To představuje exotermickou reakci. Aby se proces zvrátil, musí být dodána energie.

Je také možné stanovit energii mřížky nepřímo, pokud se předpokládá, že iontová sloučenina vzniká v několika fázích. Tento postup je známý jako Born-Haberův cyklus, který se týká mřížkových energií iontových sloučenin s ionizačními energiemi, elektronickou afinitou a dalšími atomovými a molekulárními vlastnostmi. Tato metoda je založena na Hessově zákoně o algebraickém součtu chemických reakcí a byla vyvinuta Maxem Bornem a Fritzem Haberem. Born-Haberův cyklus definuje různé fáze, které předcházejí vzniku iontové pevné látky.

Chlorid sodný

Chlorid sodný je iontová sloučenina s teplotou tání 801 ° C, která vede elektřinu v roztaveném stavu a ve vodném roztoku. Kamenná sůl je jedním ze zdrojů chloridu sodného a nachází se v podzemních ložiscích, které jsou často tlusté několik set metrů. Chlorid sodný se také získává z mořské vody nebo ze solného roztoku (koncentrovaný roztok NaCl) solárním odpařováním. V přírodě se také nachází v minerálu nazývaném halit.

Chlorid sodný se používá více než jakýkoli jiný materiál při výrobě anorganických chemických sloučenin. Světová spotřeba této látky je přibližně 150 milionů tun ročně. Chlorid sodný se používá hlavně při výrobě dalších anorganických chemických sloučenin, jako je plynný chlor, hydroxid sodný, kovový sodík, plynný vodík a uhličitan sodný. Používá se také k tání ledu a sněhu na dálnicích a silnicích.