דוגמא לבונד יוני

הקשר היוני ניתן על ידי נוכחות של קטיון ומין כימי אניון עם מטענים חשמליים של סימנים מנוגדים. הוא מוגדר ככוח אלקטרוסטטי הקושר יונים בתרכובת יונית.

אטומי יסודות בעלי אנרגיות יינון נמוכות נוטים ליצור קטיונים. לעומת זאת, בעלי זיקה גבוהה של אלקטרונים נוטים ליצור אניונים.

מתכות אלקליות וארק אלקליין נוטות יותר ליצור קטיונים בתרכובות יוניות, והלוגנים וחמצן הם הסיכויים הגבוהים ביותר ליצירת אניונים. כתוצאה מכך, הרכב מגוון גדול של תרכובות יוניות נובע משילוב של קבוצה IA או IIA ומתכת והלוגן או חמצן.

לדוגמא, התגובה בין ליתיום לפלואור מייצרת ליתיום פלואוריד, אבקה לבנה רעילה המשמשת להורדת נקודת ההיתוך של הלחמה וייצור קרמיקה. תצורת האלקטרונים של ליתיום היא 1s², 2s¹, וזה של פלואור הוא 1s², 2s², 2 עמ '⁵. כאשר אטומים אלה באים במגע, אלקטרון הערכיות 2¹ ליתיום מועבר לאטום הפלואור.

זה נכון להניח כי ההליך מתחיל בניתוק האלקטרון מליתיום, ומינון זה כדי להגיע לערכיות 1+ חיובית. זה ממשיך בקליטת האלקטרון הזה על ידי פלואור, מה שמעניק לו מטען שלילי. בסופו של דבר, יצירת הקשר היוני מתרחשת על ידי משיכה אלקטרוסטטית. תרכובת הליתיום פלואוריד תהיה ניטרלית חשמלית.

תגובות נפוצות רבות מובילות להיווצרות קשרים יוניים. לדוגמא, בעירת הסידן בחמצן מייצרת תחמוצת סידן:

מולקולת החמצן הדיאטומית נפרדת לשני אטומים בודדים. אז תהיה העברה של שני אלקטרונים מאטום הסידן לכל אטום חמצן. לשניהם יהיו המטענים שלהם: לסידן 2+ לכל אטום ולחמצן 2- לכל אטום. עם הקשר הסופי, מולקולת הסידן תחמוצת היא ניטרלית חשמלית.

אנרגיית סריג של תרכובות יוניות

בעזרת אנרגיית היינון וערכי הזיקה של האלקטרונים של היסודות ניתן לחזות מה אלמנטים יוצרים תרכובות יוניות, אך יש צורך גם להעריך את היציבות מסוג זה תרכובות.

אנרגיית יינון וזיקה אלקטרונית מוגדרים לתהליכים המתרחשים בשלב הגז, אם כי כל התרכובות היוניות מוצקות באטמוספירה אחת של לחץ וב- 25 מעלות צלזיוס. מצב מוצק הוא מצב שונה מאוד מכיוון שכל קטיון מוקף במספר ספציפי של אניונים ולהיפך. כתוצאה מכך, היציבות הכוללת של התרכובת היונית המוצקה תלויה באינטראקציות של כל היונים ולא רק באינטראקציה של קטיון עם אניון.

מדד כמותי ליציבותו של כל מוצק יוני הוא אנרגיית סריג, שמוגדר כ האנרגיה הנדרשת להפריד לחלוטין שומה של תרכובת יונית מוצקה ליונים שלה במצב הגזי.

מחזור Born-Haber לקביעת אנרגיית סריג

לא ניתן למדוד ישירות את אנרגיית הסריג. עם זאת, אם ידוע על המבנה והרכבה של תרכובת יונית, ניתן לחשב את אנרגיית הסריג שלה על ידי יישום חוק קולומב, אשר קובע כי האנרגיה הפוטנציאלית בין שני יונים היא ביחס ישר לתוצר המטענים שלהם וביחס הפוך למרחק ביניהם. לעצור.

מכיוון שהמטען של הקטיון הוא חיובי ושל האניון הוא שלילי, המוצר ייתן תוצאה שלילית באנרגיה. זה מייצג תגובה אקסותרמית. כתוצאה מכך, כדי להפוך את התהליך, יש לספק אנרגיה.

ניתן גם לקבוע את אנרגיית הסריג בעקיפין אם ההנחה היא כי תרכובת יונית נוצרת בכמה שלבים. הליך זה מכונה מחזור נולד-הבר, המתייחס לאנרגיות הסריג של תרכובות יוניות עם אנרגיות יינון, זיקה אלקטרונית ותכונות אטומיות ומולקולריות אחרות. שיטה זו מבוססת על חוק הס הכמות האלגברית של תגובות כימיות, והיא פותחה על ידי מקס בורן ופריץ הבר. מחזור Born-Haber מגדיר את השלבים השונים שקדמו להיווצרות מוצק יוני.

נתרן כלורי

נתרן כלוריד הוא תרכובת יונית עם נקודת התכה של 801 מעלות צלזיוס, המוליכה חשמל במצב מותך ובתמיסה מימית. מלח סלעים הוא אחד ממקורות הנתרן כלוריד ונמצא בשקעים תת קרקעיים שעובם לרוב כמה מאות מטרים. נתרן כלורי מתקבל גם ממי ים או מי מלח (תמיסת NaCl מרוכזת) על ידי אידוי סולרי. כמו כן, הוא נמצא בטבע במינרל הנקרא הלייט.

נתרן כלורי משמש יותר מכל חומר אחר בייצור תרכובות כימיות אנאורגניות. הצריכה העולמית של חומר זה היא כ -150 מיליון טון בשנה. נתרן כלורי משמש בעיקר בייצור של תרכובות כימיות אנאורגניות אחרות, כגון גז כלור, נתרן הידרוקסיד, נתרן מתכתי, גז מימן וסודיום פחמתי. הוא משמש גם להמסת קרח ושלג בכבישים מהירים וכבישים.