Joninių obligacijų pavyzdys

Joninį ryšį suteikia katijonas ir anijonas - cheminės medžiagos, turinčios priešingų ženklų elektrinius krūvius. Tai apibrėžiama kaip elektrostatinė jėga, jungianti jonų junginyje.

Mažai jonizuojančios energijos elementų atomai linkę formuoti katijonus. Priešingai, tie, kuriems yra didelis elektronų afinitetas, paprastai formuoja anijonus.

Šarminiai ir šarminiai žemių metalai dažniau formuoja katijonus joniniuose junginiuose, o halogenai ir deguonis - anijonus. Dėl to daugelio joninių junginių sudėtis atsiranda dėl IA arba IIA grupės metalo ir halogeno arba deguonies derinio.

Pavyzdžiui, dėl ličio ir fluoro reakcijos susidaro ličio fluoridas, nuodingi balti milteliai, naudojami lydmetalio lydymosi temperatūrai sumažinti ir keramikai gaminti. Ličio elektronų konfigūracija yra 1 s², 2s¹ir fluoro yra 1s², 2s², 2 P.⁵. Kai šie atomai susiliečia, valentiniai elektronai 2¹ Ličius perkeliamas į fluoro atomą.

Galima manyti, kad procedūra prasideda nuo ličio elektrono atsiskyrimo, jį jonizuojant, kad būtų pasiektas teigiamas 1+ valentingumas. Toliau fluoras gauna šį elektroną, o tai suteikia neigiamą krūvį. Galų gale joninis ryšys susidaro elektrostatinės traukos būdu. Ličio fluorido junginys bus elektra neutralus.

Dėl daugybės įprastų reakcijų susidaro joniniai ryšiai. Pavyzdžiui, deginant kalcį deguonyje susidaro kalcio oksidas:

Diatominė deguonies molekulė išsiskiria į du atskirus atomus. Tada bus du elektronai iš kalcio atomo perduodami į kiekvieną deguonies atomą. Tada abu turės savo atitinkamus krūvius: kalciui 2+ kiekvienam atomui ir deguoniui 2 kiekvienam atomui. Po galutinio sujungimo kalcio oksido molekulė yra elektra neutrali.

Joninių junginių grotelių energija

Elementų jonizacijos energijos ir elektronų afiniteto vertėmis galima nuspėti, kas elementai sudaro joninius junginius, tačiau taip pat būtina įvertinti šio tipo stabilumą junginiai.

Jonizacijos energija ir elektronų afinitetas yra apibrėžti procesams, vykstantiems dujų fazėje, nors visi joniniai junginiai yra kieti esant 1 atmosferos slėgiui ir 25 ° C temperatūrai. Kietoji būsena yra labai skirtinga būklė, nes kiekvieną katijoną supa konkretus skaičius anijonų ir atvirkščiai. Vadinasi, bendras kietojo joninio junginio stabilumas priklauso nuo visų jonų sąveikos, o ne tik nuo katijono sąveikos su anijonu.

Kiekybinis bet kurios joninės kietosios medžiagos stabilumo matas yra jo grotelių energija, kuris apibrėžiamas kaip Energija, reikalinga kietojo joninio junginio moliui visiškai atskirti į jo jonus dujinėje būsenoje.

Borno-Habero ciklas, skirtas grotelių energijai nustatyti

Tiesiogiai matuoti grotelių energiją neįmanoma. Tačiau, jei žinoma joninio junginio struktūra ir sudėtis, jo grotelių energiją įmanoma apskaičiuoti taikant Kulono dėsnį, kuris teigia, kad potenciali energija tarp dviejų jonų yra tiesiogiai proporcinga jų krūvių sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumui tarp jų. Sustoti.

Kadangi katijono įkrova yra teigiama, o anijono - neigiama, produktas duos neigiamą energijos rezultatą. Tai reiškia egzoterminę reakciją. Taigi norint pakeisti procesą, reikia tiekti energiją.

Taip pat įmanoma netiesiogiai nustatyti grotelių energiją, jei manoma, kad joninis junginys susidaro keliais etapais. Ši procedūra yra žinoma kaip Borno-Haberio ciklas, kuris joninių junginių grotelių energijas sieja su jonizacijos energijomis, elektroniniu afinitetu ir kitomis atominėmis ir molekulinėmis savybėmis. Šis metodas pagrįstas Hesso algebrinės cheminių reakcijų sumos dėsniu, jį sukūrė Maxas Bornas ir Fritzas Haberis. Borno-Habero ciklas apibrėžia skirtingas stadijas, einančias prieš joninės kietosios medžiagos susidarymą.

Natrio chloridas

Natrio chloridas yra joninis junginys, kurio lydymosi temperatūra yra 801 ° C, kuris praleidžia elektrą išlydytoje būsenoje ir vandeniniame tirpale. Akmens druska yra vienas iš natrio chlorido šaltinių ir randamas požeminėse nuosėdose, kurios dažnai būna kelių šimtų metrų storio. Natrio chloridas taip pat gaunamas iš jūros vandens arba iš sūrymo (koncentruotas NaCl tirpalas) garinant saulės spinduliais. Be to, gamtoje jis yra minerale, vadinamame Halitu.

Neorganiniams cheminiams junginiams gaminti natrio chloridas naudojamas daugiau nei bet kuri kita medžiaga. Pasaulyje šios medžiagos suvartojama apie 150 milijonų tonų per metus. Natrio chloridas daugiausia naudojamas gaminant kitus neorganinius cheminius junginius, tokius kaip dujų chloras, natrio hidroksidas, metalinis natris, vandenilio dujos ir natrio karbonatas. Jis taip pat naudojamas ledui ir sniegui tirpdyti greitkeliuose ir keliuose.