Ionos kötés meghatározása

Az ionos kötés olyan elektrosztatikus erő, amely képes összetartani két ellentétes töltésű (például pozitív/negatív) iont egy ionos vegyületben.

Idézet (APA)

Marilia Guillen | augusztus 2022
Kémiai alapképzés

Ionos kötés jön létre az alacsonyabb atomokból származó elektronok átvitele miatt. Energia ionizáció a nagy elektronaffinitású atomok felé, ami ellentétes töltésű ionokat hoz létre, amelyeket coulombikus erők vonzanak [1]. Például kálium-klorid só esetén:

A káliumnak 1 vegyértékelektronja van, ez alacsony ionizációs energiával adja a elektronból klórba, amely 7 vegyértékelektronnal rendelkezik, amelyet nagy affinitás jellemez elektronika. Az elektrontranszfer eredménye, hogy mindkét atom ellentétes nettó töltéssel marad. elektrosztatikus erőkkel összekapcsolva, továbbá zárt héjú elektronikus konfigurációval rendelkeznek (18 elektronok).

Annak megállapítására, hogy egy pár különböző elem kapcsolódik-e ionos kötéssel, kiértékeljük az elektronegativitás különbségét, amelynek értékének egyenlőnek vagy nagyobbnak kell lennie 1,8-mal a

ionok

Az ion egy atom vagy atomcsoport, amelynek nettó pozitív vagy negatív töltése van. Amikor egy atomot a kémiai változáshagyományos, a protonok és neutronok száma változatlan marad, ezért az atom megtartja identitás, azonban a folyamat során az atomok elveszíthetik vagy felvehetik az utolsó energiaszintről származó elektronokat (valenciaelektronok): ha egy semleges atom elektronokat veszít, pozitív nettó töltésű ion keletkezik. kation (A+n); Ellenkezőleg, ha a semleges atom egy vagy több elektront nyer, akkor negatív töltésű ion vagy anion (A-n) keletkezik. Például:
Kalcium atom Ca Ion Ca+2
20 proton

20 elektron 20 proton

18 elektron
Fluor atom F ion F-
9 proton

9 elektron 9 proton

10 elektron
Vannak olyan ionok is, amelyek két vagy több atom kombinációjából keletkeznek, nettó pozitív vagy negatív töltéssel, és ezeket többatomos ionoknak nevezik. Az OH– (hidroxidion), CN– (cianidion), MnO4- (permanganátion) és NH4+ (ammóniumion) ionok néhány példát a többatomos ionokra [2].

ionos vegyületek

Az ezekkel a kötésekkel létrehozott vegyületek ionos vegyületekként ismertek, és a következő jellemzőkkel rendelkeznek:

- Kissé képlékeny és nagy keménységű.

- Magas olvadáspont és forráspont.

- Vízben oldódnak.

- Amikor tiszta formában vannak, nem végzik el a elektromosság, azonban vízben oldva megoldás így az oldott ionok jelenléte miatt elektromosan vezetőképes.

- A legtöbb ionos vegyület szilárd állapotban található meg a természetben, és rendezett kristályrácsokat képez.

Az ionos vegyületeket gyakran empirikus képletekkel ábrázolják, mivel nem egységekből állnak. diszkrét molekulaszerkezetek, hanem váltakozó kation-anion halmozódásként, amelyek struktúrák kialakulásához vezetnek kompakt.

Ezt szem előtt tartva, ahhoz, hogy az ionos vegyületek elektromosan semlegesek legyenek, a vegyület tapasztalati képletében szereplő kationok és anionok töltéseinek összegének nullának kell lennie. Néha a kationok és anionok töltései számszerűen különböznek, és hogy megfeleljen az ionos vegyület elektrosemlegességének szabályának, a képlete megmarad. a következőképpen: a kation alsó indexének numerikusan meg kell egyeznie az anion töltésével, és az anion alsó indexének számszerűen meg kell egyeznie a kation töltésével [2]. Például magnézium-nitrid esetében a kation \({\rm{M}}{{\rm{g}}^{ + 2}}\), az anion pedig \({{\rm{N} }^ { - 3}}\), ha mindkét díjat összeadjuk, +2 -3= -1-et kapunk. Ahhoz, hogy a töltések összege nulla legyen, meg kell szorozni a Mg töltését 3-mal és a töltést F-ből 2-vel, ezért 3(+2) +2(-3) =0 és a vegyület képlete \({\rm{M}}{{\rm{g}}_3}{{\ rm {N}}_2}\).

Ha a töltések számszerűen egyenlőek, nem kell alsó indexeket hozzáadni a képlethez, például a kalcium-oxid esetében, ahol a kation \({\rm{C}}{{\rm{a}}^{ + 2}}\) és az anion \({{\rm{O}}^{ - 2}}\), ha összeadva mindkét töltés \( + 2 - 2 = 0\), ezért a vegyület képlete a következő CaO.

Egy ionos vegyület stabilitása

Egy ionos vegyület szilárd halmazállapotú stabilitása a rácsenergiából mérhető, ami az definíció szerint az a minimális energia, amely ahhoz szükséges, hogy egy mól szilárd ionos vegyületet ionokra szétválasszon a gázfázisban [3]. A rácsenergiát az ionok töltése és a köztük lévő távolság alapján határozzuk meg törvény A Coulomb-törvény szerint ennek a törvénynek az alkalmazásához ismerni kell az ionos vegyület összetételét és szerkezetét. Például, ha a Coulomb-törvényt nátrium-kloridra (NaCl) alkalmazzuk:

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

Ahol k állandója arányosság, r az ionok közötti távolság és \({Q_{N{a^ + }}}\) és \({Q_{C{l^ - }}}\) a \(N{a^ + }\) és \(C{l^ - }\). Figyelembe véve a két ion közötti töltés előjelét (-1 a kloridionnál és +1 a nátriumionnál), az energia E egy negatív mennyiség, amely azt jelzi, hogy az ionos kötés \(N{a^ + }C{l^ - }\) kialakulása folyamat hőtermelő. Következésképpen ennek a kötésnek a megszakításához energiát kell szolgáltatni, ezért a NaCl rácsenergiája pozitív.