Exemplu de legătură ionică

Legătura ionică este dată de prezența unui cation și a unui anion, specie chimică cu sarcini electrice de semne opuse. Este definită ca forța electrostatică care leagă ionii dintr-un compus ionic.

Atomii elementelor cu energii de ionizare reduse tind să formeze cationi. În schimb, cei cu afinitate mare de electroni tind să formeze anioni.

Metalele alcaline și alcalino-pământoase sunt mai susceptibile de a forma cationi în compuși ionici, iar halogenii și oxigenul sunt cei mai susceptibili de a forma anioni. În consecință, compoziția unei mari varietăți de compuși ionici rezultă din combinația unui grup IA sau metal IIA și un halogen sau oxigen.

De exemplu, reacția dintre litiu și fluor produce fluorură de litiu, o pulbere albă otrăvitoare care este utilizată pentru a reduce punctul de topire al lipirii și la fabricarea ceramicii. Configurația electronică a litiului este de 1s², 2s¹, iar cea a fluorului este 1s², 2s², 2 P⁵. Când acești atomi intră în contact, electronul de valență 2s¹ Litiul este transferat în atomul de fluor.

Este valabil să presupunem că procedura începe cu detașarea electronului de litiu, ionizând acest lucru pentru a atinge valența 1+ pozitivă. Continuă cu recepția acestui electron de către fluor, ceea ce îi conferă o sarcină negativă. În cele din urmă, formarea legăturii ionice are loc prin atracție electrostatică. Compusul cu fluorură de litiu va fi neutru din punct de vedere electric.

Multe reacții comune duc la formarea de legături ionice. De exemplu, arderea calciului în oxigen produce oxid de calciu:

Molecula de oxigen diatomic se separă în doi atomi individuali. Apoi va exista un transfer de doi electroni din atomul de calciu în fiecare atom de oxigen. Ambele vor avea apoi sarcinile respective: pentru calciu 2+ pentru fiecare atom și pentru oxigen 2- pentru fiecare atom. La legarea finală, molecula de oxid de calciu este neutră din punct de vedere electric.

Energia rețelei compușilor ionici

Cu energia de ionizare și valorile afinității electronice ale elementelor este posibil să se prezică ce elementele formează compuși ionici, dar este necesară și evaluarea stabilității acestui tip de compuși.

Energia de ionizare și afinitatea electronică sunt definite pentru procesele care au loc în faza gazoasă, deși toți compușii ionici sunt solizi la o atmosferă de presiune și 25 ° C. Starea solidă este o condiție foarte diferită, deoarece fiecare cation este înconjurat de un anumit număr de anioni și invers. În consecință, stabilitatea generală a compusului ionic solid depinde de interacțiunile tuturor ionilor și nu numai de interacțiunea unui cation cu un anion.

O măsură cantitativă a stabilității oricărui solid ionic este energie de rețea, care este definit ca Energia necesară pentru a separa complet un mol al unui compus ionic solid în ionii săi în stare gazoasă.

Ciclul Born-Haber pentru determinarea energiei rețelei

Nu este posibil să se măsoare direct energia rețelei. Cu toate acestea, dacă se cunoaște structura și compoziția unui compus ionic, este posibil să se calculeze energia rețelei sale prin aplicarea legii lui Coulomb, care afirmă că energia potențială dintre doi ioni este direct proporțională cu produsul sarcinilor lor și invers proporțională cu distanța dintre ei. A opri.

Deoarece încărcarea cationului este pozitivă și cea a anionului este negativă, produsul va da un rezultat negativ în energie. Aceasta reprezintă o reacție exotermă. În consecință, pentru a inversa procesul, trebuie furnizată energie.

De asemenea, este posibil să se determine indirect energia rețelei dacă se presupune că un compus ionic este format în mai multe etape. Această procedură este cunoscută sub numele de Ciclul Born-Haber, care leagă energiile de rețea ale compușilor ionici cu energiile de ionizare, afinitatea electronică și alte proprietăți atomice și moleculare. Această metodă se bazează pe Legea lui Hess a sumei algebrice a reacțiilor chimice și a fost dezvoltată de Max Born și Fritz Haber. Ciclul Born-Haber definește diferitele etape care preced formarea unui solid ionic.

Clorura de sodiu

Clorura de sodiu este un compus ionic cu un punct de topire de 801 ° C, care conduce electricitatea în stare topită și în soluție apoasă. Sarea de rocă este una dintre sursele de clorură de sodiu și se găsește în depozite subterane care au adesea o grosime de câteva sute de metri. Clorura de sodiu se obține și din apa de mare sau din saramură (o soluție concentrată de NaCI) prin evaporare solară. De asemenea, se găsește în natură în mineralul numit Halit.

Clorura de sodiu este utilizată mai mult decât orice alt material la fabricarea compușilor chimici anorganici. Consumul mondial al acestei substanțe este de aproximativ 150 de milioane de tone pe an. Clorura de sodiu este utilizată în principal în producerea altor compuși chimici anorganici, cum ar fi clor gazos, hidroxid de sodiu, sodiu metalic, hidrogen gazos și carbonat de sodiu. De asemenea, este folosit pentru a topi gheața și zăpada pe autostrăzi și drumuri.