הגדרת בונד יוני

קשר יוני מתרחש עקב העברת אלקטרונים מאטומים נמוכים יותר. אֵנֶרְגִיָה של יינון לעבר אטומים בעלי זיקה אלקטרונית גבוהה, אשר מייצר יונים בעלי מטען הפוך הנמשכים על ידי כוחות קולומביים [1]. לדוגמה עבור מלח אשלגן כלורי:

לאשלגן יש 1 אלקטרון ערכי, זה בעל אנרגיית יינון נמוכה נותן את אלקטרון לכלור בעל 7 אלקטרונים ערכיים המאופיין בבעלי זיקה גבוהה מכשירי חשמל. התוצאה של העברת האלקטרונים היא ששני האטומים נשארים עם מטען נטו הפוך. כוחות אלקטרוסטטיים מצטרפים, בנוסף, יש להם תצורה אלקטרונית מעטפת סגורה (18 אלקטרונים).

כדי לגלות אם זוג יסודות שונים מקושרים על ידי קשר יוני, מוערך ההבדל באלקטרושליליות, שערכו חייב להיות שווה או גדול מ-1.8 לפי סוּלָם מ-Pauling, למשל:
H(2.2) F(4.1)
Na(1.0)Cl(2.8)
K(0.9)Br(2.7)

יונים

יון הוא אטום או קבוצת אטומים שיש להם מטען חיובי או שלילי נטו. כאשר אטום נתון ל- a שינוי כימימוּסכָּם, מספר הפרוטונים והנייטרונים נותר ללא שינוי, וזו הסיבה שהאטום שומר על

זהותעם זאת, במהלך התהליך, אטומים יכולים לאבד או לצבור אלקטרונים מרמת האנרגיה האחרונה (אלקטרוני ערכיות): אם אטום ניטרלי מאבד אלקטרונים, נוצר יון בעל מטען נטו חיובי. קטיון (A+n); להיפך, אם האטום הנייטרלי צובר אלקטרונים אחד או יותר, נוצר יון או אניון בעל מטען שלילי (A-n). לדוגמה:
אטום סידן Ca יון Ca+2
20 פרוטונים

20 אלקטרונים 20 פרוטונים

18 אלקטרונים
פלואור אטום F יון F-
9 פרוטונים

9 אלקטרונים 9 פרוטונים

10 אלקטרונים
כמו כן, ישנם יונים הנוצרים משילוב של שני אטומים או יותר עם מטען חיובי או שלילי נטו ונקראים יונים פוליאטומיים. יוני OH– (יון הידרוקסיד), CN– (יון ציאניד), MnO4- (יון פרמנגנט) ו-NH4+ (יון אמוניום) הן כמה דוגמאות ליונים פוליאטומיות [2].

תרכובות יוניות

התרכובות הנוצרות על ידי קשרים אלו ידועות כתרכובות יוניות ומאופיינות ב:

- מעט רקיע וקשיות גבוהה.

- נקודות התכה ורתיחה גבוהות.

- הם מסיסים במים.

- כשהם בצורה טהורה הם לא מנהלים את חַשְׁמַל, לעומת זאת, כאשר הוא מומס במים פִּתָרוֹן כתוצאה מכך מוליך חשמלי עקב נוכחותם של יונים מומסים.

- רוב התרכובות היוניות נמצאות במצב מוצק בטבע ויוצרות סריג קריסטל מסודר.

תרכובות יוניות מיוצגות לרוב על ידי נוסחאות אמפיריות מכיוון שהן אינן מורכבות מיחידות. מבנים מולקולריים נפרדים, אך כערימת קטונים-אניונים לסירוגין המביאים להיווצרות מבנים קוֹמפָּקטִי.

בהתחשב בכך, כדי שתרכובות יוניות יהיו ניטרליות חשמלית, סכום המטענים של הקטיונים והאניונים בנוסחה האמפירית של התרכובת חייב להיות אפס. לפעמים המטענים של קטיונים ואניונים שונים מספרית וכדי לציית לכלל האלקטרוטנייטרליות של תרכובת יונית הנוסחה שלה נשארת כדלקמן: המשנה של הקטיון חייב להיות שווה מבחינה מספרית למטען האניון, והמשנה של האניון חייב להיות שווה מספרית למטען הקטיון [2]. לדוגמה, עבור מגנזיום ניטריד, הקטיון הוא \({\rm{M}}{{\rm{g}}^{ + 2}}\) והאניון הוא \({{\rm{N} }^ { - 3}}\), אם נוסיף את שני החיובים, נקבל +2 -3= -1. כדי שסכום המטענים יביא לאפס, יש צורך להכפיל את המטען של ה-Mg ב-3 ואת המטען של F ב-2, לפיכך, 3(+2) +2(-3) =0 והנוסחה של התרכובת הופכת ל\({\rm{M}}{{\rm{g}}_3}{{\ rm {N}}_2}\).

כאשר החיובים שווים מספרית אין צורך להוסיף כתוביות לנוסחה, למשל עבור תחמוצת סידן, כאשר הקטיון נמצא \({\rm{C}}{{\rm{a}}^{ + 2}}\) והאניון הוא \({{\rm{O}}^{ - 2}}\), אם אנחנו הוסף את שני המטענים הוא \( + 2 - 2 = 0\) ולכן הנוסחה של התרכובת היא CaO.

יציבות של תרכובת יונית

ניתן למדוד את היציבות של תרכובת יונית במצב מוצק מאנרגיית הסריג, כלומר מוגדר כאנרגיה המינימלית הנדרשת להפרדת מול אחד של תרכובת יונית מוצקה ליונים שלה בשלב הגז [3]. אנרגיית הסריג מוגדרת במונחים של מטען היונים והמרחק ביניהם בעקבות ה חוֹק חוק קולומב, כדי ליישם את החוק הזה יש צורך לדעת את ההרכב והמבנה של התרכובת היונית. לדוגמה, אם חוק קולומב מוחל על נתרן כלורי (NaCl):

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

איפה, k הוא קבוע של מידתיות, r הוא המרחק בין יונים לבין \({Q_{N{a^ + }}}\) ו-\({Q_{C{l^ - }}}\) הם המטענים של \(N{a^ + }\) ו-\(C{l^ - }\), בהתאמה. בהתחשב בסימן המטען בין שני היונים (-1 עבור יון הכלוריד ו-1+ עבור יון הנתרן), האנרגיה E היא כמות שלילית המעידה על כך שיצירת הקשר היוני \(N{a^ + }C{l^ - }\) היא תהליך אקסותרמי. כתוצאה מכך, כדי לשבור את הקשר הזה, יש לספק אנרגיה, ולכן, אנרגיית הסריג של NaCl היא חיובית.