Joonise võlakirja näide

Ioonilise sideme annab katiooni ja aniooni olemasolu - keemilised liigid, millel on vastupidiste märkidega elektrilaengud. Seda määratletakse kui ioonse ühendi ioone siduvat elektrostaatilist jõudu.

Madala ioniseerimisenergiaga elementide aatomid moodustavad katioone. Seevastu need, kellel on kõrge elektronide afiinsus, kipuvad moodustama anioone.

Leelismetallid ja leelismuldmetallid moodustavad katioone suurema tõenäosusega ioonühendites ning halogeenid ja hapnik anioone. Selle tulemusena tuleneb IA või IIA rühma metalli ja halogeeni või hapniku kombinatsioonist väga paljude ioonsete ühendite koostis.

Näiteks liitium ja fluori reaktsioon annab liitiumfluoriidi, mürgise valge pulbri, mida kasutatakse jootmise sulamistemperatuuri langetamiseks ja keraamika valmistamiseks. Liitiumi elektronkonfiguratsioon on 1 s², 2s¹ja fluori väärtus on 1s², 2s², 2 lk⁵. Kui need aatomid kokku puutuvad, siis valentselektron 2¹ Liitium viiakse fluori aatomisse.

On õige eeldada, et protseduur algab liitiumelektroni eraldumisest, ioniseerides selle positiivse valentsuse saavutamiseks. See jätkub selle elektroni vastuvõtmisega fluori poolt, mis annab sellele negatiivse laengu. Lõpuks toimub ioonsideme moodustumine elektrostaatilise tõmbejõu abil. Liitiumfluoriidi ühend on elektriliselt neutraalne.

Paljud levinud reaktsioonid viivad ioonsidemete moodustumiseni. Näiteks kaltsiumi põlemisel hapnikus tekib kaltsiumoksiid:

Diatoomiline hapniku molekul eraldub kaheks üksikaks aatomiks. Siis toimub kahe elektroni ülekandmine kaltsiumi aatomist igasse hapniku aatomisse. Mõlemal on siis vastavad laengud: kaltsium 2+ iga aatomi jaoks ja hapnik 2- iga aatomi jaoks. Lõplikul sidumisel on kaltsiumoksiidi molekul elektriliselt neutraalne.

Iooniliste ühendite võreenergia

Elementide ionisatsioonienergia ja elektronide afiinsuse väärtuste abil on võimalik ennustada mida elemendid moodustavad ioonseid ühendeid, kuid on vaja hinnata ka seda tüüpi stabiilsust ühendid.

Ionisatsioonienergia ja elektronide afiinsus on määratletud gaasifaasis toimuvate protsesside jaoks, kuigi kõik ioonsed ühendid on tahked 1 rõhu atmosfääris ja 25 ° C juures. Tahkis on väga erinev seisund, kuna iga katiooni ümbritseb kindel arv anioone ja vastupidi. Järelikult sõltub tahke ioonse ühendi üldine stabiilsus kõigi ioonide interaktsioonidest ja mitte ainult katiooni ja aniooni vastastikmõjust.

Iga ioonse tahke aine stabiilsuse kvantitatiivne näitaja on selle võre energia, mis on määratletud kui Energia, mis on vajalik tahke ioonse ühendi mooli täielikuks eraldamiseks selle gaasilises olekus ioonideks.

Born-Haberi tsükkel võreenergia määramiseks

Võreenergiat pole võimalik otseselt mõõta. Kuid kui ioonse ühendi struktuur ja koostis on teada, on selle võreenergia arvutamine teostatav Coulombi seaduse abil, mis väidab, et kahe iooni vaheline potentsiaalne energia on otseselt proportsionaalne nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline nende vahelise kaugusega. Peatuma.

Kuna katiooni laeng on positiivne ja aniooni negatiivne, annab toode energias negatiivse tulemuse. See tähistab eksotermilist reaktsiooni. Järelikult tuleb protsessi ümberpööramiseks tarnida energiat.

Võreenergiat on kaudselt võimalik määrata ka siis, kui eeldatakse, et ioonne ühend moodustub mitmel etapil. See protseduur on tuntud kui Born-Haberi tsükkel, mis seob ioonühendite võreenergiaid ionisatsioonienergiate, elektroonilise afiinsuse ning muude aatomi- ja molekulaarsete omadustega. See meetod põhineb Hessi seadusel keemiliste reaktsioonide algebraline summa ja selle töötasid välja Max Born ja Fritz Haber. Born-Haberi tsükkel määratleb erinevad etapid, mis eelnevad ioonse tahke aine moodustumisele.

Naatriumkloriid

Naatriumkloriid on ioonne ühend sulamistemperatuuriga 801 ° C, mis juhib elektrit sulatatult ja vesilahuses. Kivisool on üks naatriumkloriidi allikatest ja seda leidub sageli mitusada meetrit paksustes maa-alustes ladestustes. Naatriumkloriidi saadakse ka mereveest või soolveest (kontsentreeritud NaCl lahus) päikese aurustamisel. Samuti leidub seda looduses mineraalis, mida nimetatakse haliidiks.

Anorgaaniliste keemiliste ühendite valmistamisel kasutatakse naatriumkloriidi rohkem kui ühtegi teist materjali. Selle aine tarbimine maailmas on umbes 150 miljonit tonni aastas. Naatriumkloriidi kasutatakse peamiselt muude anorgaaniliste keemiliste ühendite, näiteks gaasilise kloori, naatriumhüdroksiidi, metallilise naatriumi, gaasilise vesiniku ja naatriumkarbonaadi tootmiseks. Seda kasutatakse ka kiirteedel ja teedel jää ja lume sulatamiseks.