Eksempel på ionisk obligation

Den ioniske binding gives ved tilstedeværelsen af ​​en kation og en anion, kemisk art med elektriske ladninger med modsatte tegn. Det er defineret som den elektrostatiske kraft, der binder ioner i en ionforbindelse.

Atomer af elementer med lav ioniseringsenergi har tendens til at danne kationer. I modsætning hertil har de med høj elektronaffinitet tendens til at danne anioner.

Det er mere sandsynligt, at jord- og jordalkalimetaller danner kationer i ioniske forbindelser, og halogener og ilt er mest sandsynligt, at de danner anioner. Som en konsekvens resulterer sammensætningen af ​​en lang række ioniske forbindelser fra kombinationen af ​​et gruppe IA eller IIA metal og et halogen eller oxygen.

For eksempel producerer reaktionen mellem lithium og fluor lithiumfluorid, et giftigt hvidt pulver, der bruges til at sænke loddets smeltepunkt og til fremstilling af keramik. Elektronkonfigurationen af ​​Lithium er 1s², 2s¹og fluor er 1s², 2s², 2 s⁵. Når disse atomer kommer i kontakt, er valenselektronen 2s¹ Lithium overføres til fluoratomet.

Det er gyldigt at antage, at proceduren begynder med løsrivelsen af ​​elektronen fra lithium, ioniserende for at nå den positive 1+ valens. Det fortsætter med modtagelsen af ​​denne elektron af fluor, hvilket giver den en negativ ladning. I sidste ende sker dannelsen af ​​den ioniske binding ved elektrostatisk tiltrækning. Lithiumfluoridforbindelsen vil være elektrisk neutral.

Mange almindelige reaktioner fører til dannelsen af ​​ioniske bindinger. For eksempel producerer forbrænding af calcium i ilt calciumoxid:

Det diatomiske iltmolekyle adskilles i to individuelle atomer. Derefter vil der være en overførsel af to elektroner fra calciumatomet til hvert iltatom. Begge har derefter deres respektive ladninger: for calcium 2+ for hvert atom og for ilt 2- for hvert atom. Efter endelig binding er calciumoxidmolekylet elektrisk neutral.

Gitterenergi af ioniske forbindelser

Med ioniseringsenergien og elektronaffinitetsværdierne for elementerne er det muligt at forudsige hvad grundstoffer danner ioniske forbindelser, men det er også nødvendigt at evaluere stabiliteten af ​​denne type forbindelser.

Ioniseringsenergi og elektronaffinitet er defineret for processer, der forekommer i gasfasen, selvom alle ioniske forbindelser er faste ved 1 trykatmosfære og 25 ° C. Den faste tilstand er en meget anden tilstand, fordi hver kation er omgivet af et bestemt antal anioner og omvendt. Derfor afhænger den samlede stabilitet af den faste ioniske forbindelse af interaktionerne mellem alle ioner og ikke kun af interaktionen mellem en kation og en anion.

Et kvantitativt mål for ethvert ionisk faststofs stabilitet er dets gitterenergi, der er defineret som Den krævede energi til fuldstændigt at adskille en mol af en fast ionisk forbindelse i dens ioner i gasform.

Born-Haber-cyklus til bestemmelse af gitterenergi

Det er ikke muligt at måle gitterenergi direkte. Men hvis strukturen og sammensætningen af ​​en ionisk forbindelse er kendt, er det muligt at beregne dens gitterenergi ved at anvende Coulombs lov, som angiver, at den potentielle energi mellem to ioner er direkte proportional med produktet af deres ladninger og omvendt proportional med afstanden mellem dem. At stoppe.

Da ladningen af ​​kationen er positiv, og anionen er negativ, vil produktet give et negativt resultat i energi. Dette repræsenterer en eksoterm reaktion. Derfor skal der tilføres energi for at vende processen.

Det er også muligt at bestemme gitterenergi indirekte, hvis det antages, at en ionisk forbindelse dannes i flere trin. Denne procedure er kendt som Born-Haber-cyklus, som relaterer gitterenergier af ioniske forbindelser med ioniseringsenergier, elektronisk affinitet og andre atomare og molekylære egenskaber. Denne metode er baseret på Hess's lov om algebraisk sum af kemiske reaktioner og blev udviklet af Max Born og Fritz Haber. Born-Haber-cyklussen definerer de forskellige faser, der går forud for dannelsen af ​​et ionisk fast stof.

Natriumchlorid

Natriumchlorid er en ionisk forbindelse med et smeltepunkt på 801 ° C, der leder elektricitet i smeltet tilstand og i vandig opløsning. Stensalt er en af ​​kilderne til natriumchlorid, og det findes i underjordiske aflejringer, der normalt er flere hundrede meter tykke. Natriumchlorid opnås også fra havvand eller fra saltvand (en koncentreret NaCl-opløsning) ved solfordampning. Det findes også i naturen i mineralet kaldet Halite.

Natriumchlorid anvendes mere end noget andet materiale til fremstilling af uorganiske kemiske forbindelser. Verdensforbruget af dette stof er omkring 150 millioner tons om året. Natriumchlorid anvendes hovedsageligt til produktion af andre uorganiske kemiske forbindelser, såsom klorgas, natriumhydroxid, metallisk natrium, brintgas og natriumcarbonat. Det bruges også til at smelte is og sne på motorveje og veje.