Пример ионной связи

Ионная связь определяется наличием катиона и аниона, химических соединений с электрическими зарядами противоположных знаков. Он определяется как электростатическая сила, которая связывает ионы в ионном соединении.

Атомы элементов с низкой энергией ионизации склонны к образованию катионов. Напротив, те, которые имеют высокое сродство к электрону, имеют тенденцию к образованию анионов.

Щелочные и щелочноземельные металлы с большей вероятностью образуют катионы в ионных соединениях, а галогены и кислород с большей вероятностью образуют анионы. Как следствие, состав большого разнообразия ионных соединений является результатом комбинации металла группы IA или IIA и галогена или кислорода.

Например, в результате реакции между литием и фтором образуется фторид лития, ядовитый белый порошок, который используется для снижения температуры плавления припоя и при производстве керамики. Электронная конфигурация лития - 1 с.², 2 с¹, а фтора - 1 с², 2 с², 2 П⁵. Когда эти атомы соприкасаются, валентный электрон 2s¹ Литий переходит на атом фтора.

Можно предположить, что процедура начинается с отрыва электрона лития, ионизирующего его для достижения положительной валентности 1+. Он продолжается с приемом этого электрона фтором, который придает ему отрицательный заряд. В конце концов, образование ионной связи происходит за счет электростатического притяжения. Соединение фторида лития будет электрически нейтральным.

Многие обычные реакции приводят к образованию ионных связей. Например, при сгорании кальция в кислороде образуется оксид кальция:

Молекула двухатомного кислорода разделяется на два отдельных атома. Тогда произойдет перенос двух электронов от атома кальция к каждому атому кислорода. Тогда оба будут иметь свои соответствующие заряды: для кальция 2+ для каждого атома и для кислорода 2 - для каждого атома. После окончательного связывания молекула оксида кальция электрически нейтральна.

Энергия решетки ионных соединений.

С помощью значений энергии ионизации и сродства к электрону элементов можно предсказать, что элементы образуют ионные соединения, но также необходимо оценить стабильность этого типа соединения.

Энергия ионизации и сродство к электрону определены для процессов, происходящих в газовой фазе, хотя все ионные соединения являются твердыми при давлении 1 атмосфера и температуре 25 ° C. Твердое состояние - это совсем другое состояние, потому что каждый катион окружен определенным количеством анионов и наоборот. Следовательно, общая стабильность твердого ионного соединения зависит от взаимодействий всех ионов, а не только от взаимодействия катиона с анионом.

Количественным показателем стабильности любого ионного твердого вещества является его энергия решетки, который определяется как Энергия, необходимая для полного разделения моля твердого ионного соединения на его ионы в газообразном состоянии.

Цикл Борна-Габера для определения энергии решетки

Непосредственно измерить энергию решетки невозможно. Однако, если структура и состав ионного соединения известны, можно вычислить его энергию решетки, применив закон Кулона, который утверждает, что потенциальная энергия между двумя ионами прямо пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Остановиться.

Поскольку заряд катиона положительный, а заряд аниона отрицательный, продукт даст отрицательный результат по энергии. Это экзотермическая реакция. Следовательно, для реверсирования процесса необходимо подводить энергию.

Также возможно определить энергию решетки косвенно, если предположить, что ионное соединение образуется в несколько стадий. Эта процедура известна как Цикл Борна-Габера, который связывает энергии решетки ионных соединений с энергиями ионизации, электронным сродством и другими атомными и молекулярными свойствами. Этот метод основан на законе алгебраической суммы химических реакций Гесса и был разработан Максом Борном и Фрицем Хабером. Цикл Борна-Габера определяет различные стадии, предшествующие образованию ионного твердого вещества.

Натрия хлорид

Хлорид натрия - это ионное соединение с температурой плавления 801 ° C, которое проводит электричество в расплавленном состоянии и в водном растворе. Каменная соль является одним из источников хлорида натрия и находится в подземных отложениях, толщина которых часто составляет несколько сотен метров. Хлорид натрия также получают из морской воды или из рассола (концентрированный раствор NaCl) путем испарения на солнце. Кроме того, в природе он содержится в минерале под названием галит.

Хлорид натрия используется больше, чем любой другой материал при производстве неорганических химических соединений. Мировое потребление этого вещества составляет около 150 миллионов тонн в год. Хлорид натрия используется в основном в производстве других неорганических химических соединений, таких как газообразный хлор, гидроксид натрия, металлический натрий, газообразный водород и карбонат натрия. Он также используется для таяния льда и снега на шоссе и дорогах.