Ioonilise sideme määratlus

Ioonside on elektrostaatiline jõud, mis suudab ioonühendis hoida koos kahte iooni, mille laengud on vastupidised (näiteks positiivsed/negatiivsed).

Tsitaat (APA)

Marilia Guillen | augustil 2022
Keemia bakalaureusekraad

Iooniline side tekib elektronide ülekandumise tõttu madalamatelt aatomitelt. Energia ionisatsioon kõrge elektroonilise afiinsusega aatomite suunas, mis tekitab vastupidiselt laetud ioone, mida tõmbavad külge kulonjõud [1]. Näiteks kaaliumkloriidsoola puhul:

Kaaliumil on 1 valentselektron, mis madala ionisatsioonienergiaga annab elektron klooriks, millel on 7 valentselektroni, mida iseloomustab kõrge afiinsus elektroonika. Elektronide ülekande tulemuseks on see, et mõlemale aatomile jääb vastandlik netolaeng. Lisaks on elektrostaatiliste jõududega ühendatud suletud korpusega elektrooniline konfiguratsioon (18 elektronid).

Et teada saada, kas paar erinevat elementi on seotud ioonse sidemega, hinnatakse elektronegatiivsuse erinevust, mille väärtus peab olema võrdne või suurem kui 1,8. kaal Paulingilt näiteks:
H(2,2) F(4,1)
Na(1,0)Cl(2,8)
K(0,9)Br(2,7)

ioonid

Ioon on aatom või aatomite rühm, millel on positiivne või negatiivne laeng. Kui aatom allutatakse a keemiline muutustavapärane, jääb prootonite ja neutronite arv muutumatuks, mistõttu aatom säilitab oma identiteet, aga protsessi käigus võivad aatomid kaotada või saada elektrone viimaselt energiatasemelt (valentselektronid): kui neutraalne aatom kaotab elektronid, moodustub positiivse netolaenguga ioon. katioon (A+n); Vastupidi, kui neutraalne aatom saab ühe või mitu elektroni, moodustub negatiivselt laetud ioon või anioon (A-n). Näiteks:
Kaltsiumiaatom Ca ioon Ca+2
20 prootonit

20 elektroni 20 prootonit

18 elektroni
Fluori aatom F ioon F-
9 prootonit

9 elektroni 9 prootonit

10 elektroni
Samuti on ioone, mis moodustuvad kahe või enama aatomi kombinatsioonist, millel on positiivne või negatiivne laeng ja mida nimetatakse polüatomilisteks ioonideks. OH– (hüdroksiidioon), CN– (tsüaniidioon), MnO4- (permanganaadiioon) ja NH4+ (ammooniumioon) ioonid on mõned näited polüaatomilistest ioonidest [2].

ioonsed ühendid

Nende sidemetega moodustunud ühendeid nimetatakse ioonühenditeks ja neid iseloomustavad:

- Vähe plastiline ja kõrge kõvadusega.

- Kõrge sulamis- ja keemistemperatuur.

- Need lahustuvad vees.

- Kui need on puhtal kujul, ei vii need läbi elektritvees lahustatuna lahendus Tulemuseks on lahustunud ioonide olemasolu tõttu elektrit juhtiv.

- Enamik ioonseid ühendeid leidub looduses tahkes olekus ja moodustavad korrastatud kristallvõre.

Ioonseid ühendeid esitatakse sageli empiiriliste valemitega, kuna need ei koosne ühikutest. diskreetsed molekulaarstruktuurid, kuid vahelduvate katioonide-anioonide virnastamisena, mis põhjustavad struktuuride moodustumist kompaktne.

Seda silmas pidades, et ioonsed ühendid oleksid elektriliselt neutraalsed, peab katioonide ja anioonide laengute summa ühendi empiirilises valemis olema null. Mõnikord on katioonide ja anioonide laengud arvuliselt erinevad ja ioonse ühendi elektroneutraalsuse reegli järgimiseks jääb selle valem alles järgmiselt: katiooni alaindeks peab olema arvuliselt võrdne aniooni laenguga ja aniooni alaindeks peab olema arvuliselt võrdne katiooni laenguga [2]. Näiteks magneesiumnitriidi puhul on katiooniks \({\rm{M}}{{\rm{g}}^{ + 2}}\) ja aniooniks \({{\rm{N} }^ { - 3}}\), kui liidame mõlemad tasud, saame +2 -3= -1. Selleks, et laengute summa oleks null, tuleb Mg laeng korrutada 3-ga ja laengu F-st 2, seega 3(+2) +2(-3) =0 ja ühendi valem muutub \({\rm{M}}{{\rm{g}}_3}{{\ rm {N}}_2}\).

Kui laengud on arvuliselt võrdsed, ei ole vaja lisada valemisse alaindekseid, näiteks kaltsiumoksiidi puhul, kus katioon on \({\rm{C}}{{\rm{a}}^{ + 2}}\) ja anioon on \({{\rm{O}}^{ - 2}}\), kui me liita mõlemad laengud on \( + 2 - 2 = 0\) seega ühendi valem on CaO.

Ioonse ühendi stabiilsus

Ioonse ühendi stabiilsust tahkes olekus saab mõõta võre energia järgi, mis on defineeritud kui minimaalne energia, mis on vajalik ühe mooli tahke ioonühendi eraldamiseks ioonideks gaasifaasis [3]. Võre energiat määratletakse ioonide laengu ja nendevahelise kauguse järgi seadus Coulombi seadus, selle seaduse rakendamiseks on vaja teada ioonse ühendi koostist ja struktuuri. Näiteks kui Coulombi seadust rakendatakse naatriumkloriidi (NaCl) suhtes:

\(E = k\frac{{{Q_{N{a^ + }}}{Q_{C{l^ - }}}}}{r}\)

Kus, k on konstant proportsionaalsus, r on ioonide vaheline kaugus ja \({Q_{N{a^ + }}}\) ja \({Q_{C{l^ - }}}\) on \(N{a^ + }\) ja \(C{l^ - }\). Võttes arvesse mõlema iooni vahelise laengu märki (-1 kloriidiooni ja +1 naatriumiooni puhul), on energia E on negatiivne suurus, mis näitab, et ioonsideme \(N{a^ + }C{l^ - }\) moodustumine on protsess eksotermiline. Järelikult tuleb selle sideme katkestamiseks varustada energiaga, seetõttu on NaCl võreenergia positiivne.