イオン結合の定義

イオン結合とは、イオン性化合物内で電荷が反対 (たとえば、正/負) である 2 つのイオンを一緒に保持できる静電力です。

見積もり (APA)

マリリア・ギレン | | 8月 2022
化学の学士号

イオン結合は、下の原子からの電子の移動により発生します。 エネルギー クーロン力によって引き寄せられる反対の電荷を帯びたイオンを生成する、電子親和力の高い原子へのイオン化の作用 [1]。 たとえば、塩化カリウム塩の場合:

カリウムには1つの価電子があり、これはイオン化エネルギーが低いため、 親和性が高いことが特徴の7つの価電子を持つ塩素への電子 エレクトロニクス。 電子移動の結果、両方の原子に反対の正味の電荷が残ります。 さらに、静電力によって結合され、閉じたシェルの電子配置を持っています (18 電子）。

異なる元素のペアがイオン結合によって結合されているかどうかを確認するには、電気陰性度の差を評価します。 規模 たとえば、ポーリングから：
H(2.2) F(4.1)
Na(1.0)Cl(2.8)
K(0.9)Br(2.7)

イオン

イオンは、正味の正電荷または負電荷を持つ原子または原子群です。 原子が 化学変化従来型、陽子と中性子の数は変わらないままです。 身元ただし、プロセス中に、原子は最後のエネルギーレベルから電子を失ったり獲得したりできます (価電子): 中性原子が電子を失うと、正味の正電荷を持つイオンが形成されます。 カチオン (A+n); 逆に、中性原子が 1 つ以上の電子を獲得すると、負に帯電したイオンまたは陰イオン (A-n) が形成されます。 例えば：
カルシウム原子CaイオンCa+2
陽子20個

20 個の電子 20 個の陽子

18個の電子
フッ素原子 F イオン F-
陽子9個

9 電子 9 陽子

10個の電子
また、正味の正電荷または負電荷を持つ 2 つ以上の原子の組み合わせから形成されるイオンがあり、多原子イオンと呼​​ばれます。 OH– (水酸化物イオン)、CN– (シアン化物イオン)、MnO4- (過マンガン酸イオン)、および NH4+ (アンモニウム イオン) イオンは、多原子イオンの例です [2]。

イオン化合物

これらの結合によって形成される化合物はイオン性化合物として知られており、次のような特徴があります。

・延性が少なく、硬度が高い。

- 融点と沸点が高い。

- それらは水に溶けます。

- 彼らが純粋な形にあるとき、彼らは実行しません 電気ただし、水に溶かすと 解決 その結果、溶解イオンが存在するため導電性になります。

- ほとんどのイオン性化合物は、自然界では固体状態で発見され、規則正しい結晶格子を形成します。

イオン性化合物は単位で構成されていないため、実験式で表されることがよくあります。 個別の分子構造ですが、構造の形成を引き起こす交互の陽イオン - 陰イオンのスタッキングとして コンパクト。

これを念頭に置いて、イオン性化合物が電気的に中性であるためには、化合物の実験式における陽イオンと陰イオンの電荷の合計がゼロでなければなりません。 陽イオンと陰イオンの電荷が数値的に異なる場合があり、イオン化合物の電気的中性の規則に従うために、その式はそのままです 次のように: 陽イオンの添字は陰イオンの電荷と数値的に等しくなければならず、陰イオンの添字は陽イオンの電荷と数値的に等しくなければなりません。 [2]. たとえば、窒化マグネシウムの場合、陽イオンは \({\rm{M}}{{\rm{g}}^{ + 2}}\) であり、陰イオンは \({{\rm{N} }^ { - 3}}\)、両方の電荷を追加すると、+2 -3= -1 になります。 電荷の合計がゼロになるためには、Mg の電荷を 3 倍し、電荷を F の 2 倍、したがって、3(+2) +2(-3) =0 となり、化合物の式は \({\rm{M}}{{\rm{g}}_3}{{\ rm {N}}_2}\)。

電荷が数値的に等しい場合、式に下付き文字を追加する必要はありません。たとえば、陽イオンが \({\rm{C}}{{\rm{a}}^{ + 2}}\) であり、陰イオンは \({{\rm{O}}^{ - 2}}\) です。両方の電荷を足すと \( + 2 - 2 = 0\) なので、化合物の式は CaO。

イオン性化合物の安定性

固体状態でのイオン性化合物の安定性は、格子エネルギーから測定できます。 1 モルの固体イオン性化合物を気相でそのイオンに分離するのに必要な最小エネルギーとして定義されます。 [3]. 格子エネルギーは、イオンの電荷とイオン間の距離によって定義されます。 法 クーロンの法則、この法則を適用するには、イオン化合物の組成と構造を知る必要があります。 たとえば、塩化ナトリウム (NaCl) にクーロンの法則を適用すると、次のようになります。

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

ここで、k は次の定数です。 比例性、r はイオン間の距離、\({Q_{N{a^ + }}}\) と \({Q_{C{l^ - }}}\) は \(N{a^ + }\) と \(C{l^ - }\) です。 両方のイオン間の電荷の符号 (塩化物イオンの場合は -1、ナトリウム イオンの場合は +1) を考慮すると、エネルギー E は、イオン結合 \(N{a^ + }C{l^ - }\) の形成がプロセスであることを示す負の量です。 発熱。 したがって、この結合を切断するには、エネルギーを供給する必要があるため、NaCl の格子エネルギーは正です。