Ionische binding voorbeeld

De ionische binding wordt gegeven door de aanwezigheid van een kation en een anion, chemische soort met elektrische ladingen van tegengestelde tekens. Het wordt gedefinieerd als de elektrostatische kracht die ionen in een ionische verbinding bindt.

Atomen van elementen met lage ionisatie-energieën hebben de neiging om kationen te vormen. Daarentegen hebben die met een hoge elektronenaffiniteit de neiging om anionen te vormen.

De alkali- en aardalkalimetalen vormen eerder kationen in ionische verbindingen, en halogenen en zuurstof vormen het meest waarschijnlijk anionen. Als gevolg hiervan ontstaat de samenstelling van een grote verscheidenheid aan ionische verbindingen door de combinatie van een metaal uit groep IA of IIA en een halogeen of zuurstof.

Door de reactie tussen Lithium en Fluor ontstaat bijvoorbeeld Lithium Fluoride, een giftig wit poeder dat wordt gebruikt om het smeltpunt van soldeer te verlagen en bij de vervaardiging van keramiek. De elektronenconfiguratie van Lithium is 1s

², 2s¹, en die van fluor is 1s², 2s², 2 P⁵. Wanneer deze atomen met elkaar in contact komen, wordt het valentie-elektron 2s¹ Lithium wordt overgebracht naar het fluoratoom.

Het is geldig om aan te nemen dat de procedure begint met het losmaken van het elektron van Lithium, dit ioniserend om de positieve 1+ valentie te bereiken. Het gaat verder met de ontvangst van dit elektron door fluor, waardoor het een negatieve lading krijgt. Uiteindelijk vindt de vorming van de ionische binding plaats door elektrostatische aantrekking. De lithiumfluorideverbinding zal elektrisch neutraal zijn.

Veel voorkomende reacties leiden tot de vorming van ionische bindingen. De verbranding van calcium in zuurstof produceert bijvoorbeeld calciumoxide:

Het diatomische zuurstofmolecuul scheidt zich in twee afzonderlijke atomen. Dan vindt er een overdracht plaats van twee elektronen van het calciumatoom naar elk zuurstofatoom. Beide zullen dan hun respectievelijke ladingen hebben: voor Calcium 2+ voor elk atoom, en voor Zuurstof 2- voor elk atoom. Bij definitieve binding is het calciumoxidemolecuul elektrisch neutraal.

Roosterenergie van ionische verbindingen

Met de ionisatie-energie en elektronenaffiniteitswaarden van de elementen is het mogelijk om te voorspellen wat: elementen vormen ionische verbindingen, maar het is ook nodig om de stabiliteit van dit type verbindingen.

Ionisatie-energie en elektronenaffiniteit zijn gedefinieerd voor processen die plaatsvinden in de gasfase, hoewel alle ionische verbindingen vast zijn bij 1 atmosfeer druk en 25°C. De vaste toestand is een heel andere toestand omdat elk kation is omgeven door een bepaald aantal anionen en vice versa. Bijgevolg hangt de algehele stabiliteit van de vaste ionische verbinding af van de interacties van alle ionen en niet alleen van de interactie van een kation met een anion.

Een kwantitatieve maat voor de stabiliteit van een ionische vaste stof is de rooster energie, die is gedefinieerd als De energie die nodig is om een ​​mol van een vaste ionische verbinding volledig te scheiden in zijn ionen in de gasvormige toestand.

Born-Haber-cyclus om roosterenergie te bepalen

Het is niet mogelijk om roosterenergie direct te meten. Als de structuur en samenstelling van een ionische verbinding echter bekend zijn, is het mogelijk om de roosterenergie ervan te berekenen door de wet van Coulomb toe te passen, die stelt dat de potentiële energie tussen twee ionen recht evenredig is met het product van hun ladingen en omgekeerd evenredig met de afstand ertussen. Stoppen.

Aangezien de lading van het kation positief is en die van het anion negatief, zal het product een negatief resultaat geven in energie. Dit vertegenwoordigt een exotherme reactie. Om het proces om te keren moet er dus energie worden geleverd.

Het is ook mogelijk om roosterenergie indirect te bepalen als wordt aangenomen dat een ionische verbinding in meerdere fasen wordt gevormd. Deze procedure staat bekend als: Born-Haber-cyclus, die de roosterenergieën van ionische verbindingen in verband brengt met ionisatie-energieën, elektronische affiniteit en andere atomaire en moleculaire eigenschappen. Deze methode is gebaseerd op de wet van de algebraïsche som van chemische reacties van Hess en is ontwikkeld door Max Born en Fritz Haber. De Born-Haber-cyclus definieert de verschillende stadia die voorafgaan aan de vorming van een ionische vaste stof.

Natriumchloride

Natriumchloride is een ionische verbinding met een smeltpunt van 801 ° C, die elektriciteit geleidt in gesmolten toestand en in waterige oplossing. Steenzout is een van de bronnen van natriumchloride en wordt aangetroffen in ondergrondse afzettingen van vaak enkele honderden meters dik. Natriumchloride wordt ook verkregen uit zeewater of uit pekel (een geconcentreerde NaCl-oplossing) door verdamping door de zon. Ook wordt het in de natuur gevonden in het mineraal Halite.

Natriumchloride wordt meer dan enig ander materiaal gebruikt bij de vervaardiging van anorganische chemische verbindingen. De wereldconsumptie van deze stof is ongeveer 150 miljoen ton per jaar. Natriumchloride wordt voornamelijk gebruikt bij de productie van andere anorganische chemische verbindingen, zoals chloorgas, natriumhydroxide, metallisch natrium, waterstofgas en natriumcarbonaat. Het wordt ook gebruikt om ijs en sneeuw op snelwegen en wegen te smelten.