Definicja wiązania jonowego

Wiązanie jonowe to siła elektrostatyczna zdolna do utrzymywania razem dwóch jonów, których ładunki są przeciwne (na przykład dodatni/ujemny) w związku jonowym.

Wycena (APA)

Marilia Guillen | Sierpnia 2022
Licencjat z chemii

Wiązanie jonowe powstaje w wyniku przeniesienia elektronów z niższych atomów. Energia jonizacji w kierunku atomów o wysokim powinowactwie elektronowym, która wytwarza przeciwnie naładowane jony przyciągane przez siły kulombowskie [1]. Na przykład dla soli chlorku potasu:

Potas ma 1 elektron walencyjny, ten mając niską energię jonizacji daje elektron do chloru, który ma 7 elektronów walencyjnych, który charakteryzuje się wysokim powinowactwem elektronika. W wyniku przeniesienia elektronów oba atomy mają przeciwny ładunek netto. połączone siłami elektrostatycznymi mają dodatkowo konfigurację elektroniczną z zamkniętą powłoką (18 elektrony).

Aby dowiedzieć się, czy para różnych elementów jest połączona wiązaniem jonowym, oceniana jest różnica elektroujemności, której wartość musi być równa lub większa niż 1,8 zgodnie z

jony

Jon to atom lub grupa atomów, które mają dodatni lub ujemny ładunek netto. Kiedy atom jest poddawany działaniu reakcja chemicznastandardowy, liczba protonów i neutronów pozostaje bez zmian, dlatego atom zachowuje swoją tożsamośćjednak w trakcie tego procesu atomy mogą stracić lub zyskać elektrony z ostatniego poziomu energii (elektrony walencyjne): jeśli neutralny atom traci elektrony, powstaje jon o dodatnim ładunku netto. kation (A+n); Wręcz przeciwnie, jeśli neutralny atom zyskuje jeden lub więcej elektronów, powstaje ujemnie naładowany jon lub anion (A-n). Na przykład:
Atom wapnia Ca Jon Ca+2
20 protonów

20 elektronów 20 protonów

18 elektronów
Atom fluoru F Jon F-
9 protonów

9 elektronów 9 protonów

10 elektronów
Istnieją również jony utworzone z połączenia dwóch lub więcej atomów o dodatnim lub ujemnym ładunku netto i nazywane są jonami wieloatomowymi. Przykładami jonów wieloatomowych są jony OH– (jon wodorotlenkowy), CN– (jon cyjankowy), MnO4- (jon nadmanganianowy) i NH4+ (jon amonowy) [2].

Związki jonowe

Związki utworzone przez te wiązania znane są jako związki jonowe i charakteryzują się:

- Mała ciągliwość i wysoka twardość.

- Wysoka temperatura topnienia i wrzenia.

- Są rozpuszczalne w wodzie.

- Kiedy są w czystej postaci, nie przewodzą Elektrycznośćjednak po rozpuszczeniu w wodzie rozwiązanie wynikowy jest elektrycznie przewodzący ze względu na obecność rozpuszczonych jonów.

- Większość związków jonowych występuje w naturze w stanie stałym i tworzy uporządkowane sieci krystaliczne.

Związki jonowe są często przedstawiane za pomocą wzorów empirycznych, ponieważ nie składają się z jednostek. dyskretne struktury molekularne, ale jako naprzemienne układanie kationów i anionów, które powodują powstawanie struktur kompaktowy.

Mając to na uwadze, aby związki jonowe były elektrycznie obojętne, suma ładunków kationów i anionów we wzorze empirycznym związku musi wynosić zero. Czasami ładunki kationów i anionów są numerycznie różne i zgodnie z zasadą elektroobojętności związku jonowego jego wzór pozostaje w następujący sposób: indeks dolny kationu musi być liczbowo równy ładunkowi anionu, a indeks dolny anionu musi być liczbowo równy ładunkowi kationu [2]. Na przykład dla azotku magnezu kationem jest \({\rm{M}}{{\rm{g}}^{ + 2}}\), a anionem jest \({{\rm{N} }^ { - 3}}\), jeśli dodamy oba ładunki, otrzymamy +2 -3= -1. Aby suma ładunków wyniosła zero, należy pomnożyć ładunek Mg przez 3 i ładunek F o 2, zatem 3(+2) +2(-3) =0 i wzór związku staje się \({\rm{M}}{{\rm{g}}_3}{{\ rm {N}}_2}\).

Gdy ładunki są liczbowo równe, nie ma potrzeby dodawania do wzoru indeksów dolnych, np. dla tlenku wapnia, gdzie kation jest \({\rm{C}}{{\rm{a}}^{ + 2}}\), a anion to \({{\rm{O}}^{ - 2}}\), jeśli dodaj oba ładunki to \( + 2 - 2 = 0\), dlatego wzór związku to CaO.

Stabilność związku jonowego

Stabilność związku jonowego w stanie stałym można zmierzyć na podstawie energii sieci, która wynosi zdefiniowana jako minimalna energia wymagana do rozdzielenia jednego mola stałego związku jonowego na jego jony w fazie gazowej [3]. Energia sieci jest definiowana jako ładunek jonów i odległość między nimi po prawo Prawo Coulomba, aby zastosować to prawo, konieczna jest znajomość składu i struktury związku jonowego. Na przykład, jeśli prawo Coulomba stosuje się do chlorku sodu (NaCl):

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

Gdzie k jest stałą z proporcjonalność, r jest odległością między jonami a \({Q_{N{a^ + }}}\) a \({Q_{C{l^ - }}}\) są ładunkami \(N{a^ + }\) i \(C{l^ - }\). Biorąc pod uwagę znak ładunku między obydwoma jonami (-1 dla jonu chlorkowego i +1 dla jonu sodu), energia E jest wielkością ujemną wskazującą, że tworzenie wiązania jonowego \(N{a^ + }C{l^ - }\) jest procesem egzotermiczny. W konsekwencji, aby zerwać to wiązanie, należy dostarczyć energię, dlatego energia sieci NaCl jest dodatnia.