Definícia iónovej väzby

Iónová väzba je elektrostatická sila schopná držať pohromade dva ióny, ktorých náboje sú opačné (napríklad kladné/záporné) v iónovej zlúčenine.

Cenová ponuka (APA)

Marilia Guillen | Aug. 2022
Bakalár chémie

K iónovej väzbe dochádza v dôsledku prenosu elektrónov z nižších atómov. Energia ionizácie smerom k atómom s vysokou elektrónovou afinitou, ktorá produkuje opačne nabité ióny priťahované coulombickými silami [1]. Napríklad pre soľ chloridu draselného:

Draslík má 1 valenčný elektrón, ktorý má nízku ionizačnú energiu elektrón na chlór, ktorý má 7 valenčných elektrónov, ktorý sa vyznačuje vysokou afinitou elektronika. Výsledkom prenosu elektrónov je, že obom atómom zostane opačný čistý náboj. spojené elektrostatickými silami, navyše majú uzavretú elektronickú konfiguráciu (18 elektróny).

Na zistenie, či je pár rôznych prvkov prepojený iónovou väzbou, sa vyhodnotí rozdiel v elektronegativite, ktorého hodnota musí byť rovná alebo väčšia ako 1,8 podľa stupnica napríklad od Paulinga:
H(2,2) F(4,1)
Na(1,0)Cl(2,8)
K(0,9)Br(2,7)

ióny

Ión je atóm alebo skupina atómov, ktoré majú čistý kladný alebo záporný náboj. Keď je atóm vystavený a chemická zmenakonvenčné, počet protónov a neutrónov zostáva nezmenený, a preto si atóm zachováva svoje identity, avšak počas procesu môžu atómy stratiť alebo získať elektróny z poslednej energetickej hladiny (valenčné elektróny): ak neutrálny atóm stratí elektróny, vytvorí sa ión s kladným čistým nábojom. katión (A+n); Naopak, ak neutrálny atóm získa jeden alebo viac elektrónov, vytvorí sa negatívne nabitý ión alebo anión (A-n). Napríklad:
Atóm vápnika Ca Ion Ca+2
20 protónov

20 elektrónov 20 protónov

18 elektrónov
Atóm fluóru F Ión F-
9 protónov

9 elektrónov 9 protónov

10 elektrónov
Existujú aj ióny tvorené kombináciou dvoch alebo viacerých atómov s čistým kladným alebo záporným nábojom a nazývajú sa polyatomické ióny. OH– (hydroxidový ión), CN– (kyanidový ión), MnO4- (manganistanový ión) a NH4+ (amónny ión) sú niektoré príklady polyatomických iónov [2].

iónové zlúčeniny

Zlúčeniny tvorené týmito väzbami sú známe ako iónové zlúčeniny a vyznačujú sa:

- Málo ťažná a vysoká tvrdosť.

- Vysoké teploty topenia a varu.

- Sú rozpustné vo vode.

- Keď sú v čistej forme, nevedú elektriny, avšak pri rozpustení vo vode Riešenie výsledný je elektricky vodivý v dôsledku prítomnosti rozpustených iónov.

- Väčšina iónových zlúčenín sa v prírode nachádza v pevnom stave a tvorí usporiadané kryštálové mriežky.

Iónové zlúčeniny sú často reprezentované empirickými vzorcami, pretože nie sú tvorené jednotkami. diskrétne molekulárne štruktúry, ale ako striedavé vrstvenie katiónov a aniónov, ktoré vedú k tvorbe štruktúr kompaktný.

Berúc do úvahy túto skutočnosť, aby boli iónové zlúčeniny elektricky neutrálne, súčet nábojov katiónov a aniónov v empirickom vzorci zlúčeniny musí byť nula. Niekedy sú náboje katiónov a aniónov numericky odlišné a v súlade s pravidlom elektroneutrality iónovej zlúčeniny zostáva jej vzorec takto: dolný index katiónu sa musí číselne rovnať náboju aniónu a dolný index aniónu sa musí číselne rovnať náboju katiónu [2]. Napríklad pre nitrid horečnatý je katión \({\rm{M}}{{\rm{g}}^{ + 2}}\) a anión je \({{\rm{N} }^ { - 3}}\), ak spočítame oba náboje, dostaneme +2 -3= -1. Aby bol súčet nábojov nula, je potrebné náboj Mg vynásobiť 3 a náboj z F x 2, teda 3(+2) +2(-3) =0 a vzorec zlúčeniny sa stane \({\rm{M}}{{\rm{g}}_3}{{\ rm {N}}_2}\).

Keď sú náboje číselne rovnaké, nie je potrebné pridávať dolné indexy do vzorca, napríklad pre oxid vápenatý, kde je katión \({\rm{C}}{{\rm{a}}^{ + 2}}\) a anión je \({{\rm{O}}^{ - 2}}\), ak pridať oba náboje je \( + 2 - 2 = 0\), preto vzorec zlúčeniny je CaO.

Stabilita iónovej zlúčeniny

Stabilita iónovej zlúčeniny v pevnom stave sa môže merať z energie mriežky, ktorá je definovaná ako minimálna energia potrebná na oddelenie jedného mólu tuhej iónovej zlúčeniny na jej ióny v plynnej fáze [3]. Energia mriežky je definovaná z hľadiska náboja iónov a vzdialenosti medzi nimi zákona Coulombov zákon, na uplatnenie tohto zákona je potrebné poznať zloženie a štruktúru iónovej zlúčeniny. Napríklad, ak sa Coulombov zákon aplikuje na chlorid sodný (NaCl):

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

Kde, k je konštanta proporcionality, r je vzdialenosť medzi iónmi a \({Q_{N{a^ + }}}\) a \({Q_{C{l^ - }}}\) sú náboje \(N{a^ + }\) a \(C{l^ - }\). Ak vezmeme do úvahy znamienko náboja medzi oboma iónmi (-1 pre chloridový ión a +1 pre sodíkový ión), energia E je záporná veličina označujúca, že tvorba iónovej väzby \(N{a^ + }C{l^ - }\) je proces exotermický. V dôsledku toho je na prerušenie tejto väzby potrebné dodať energiu, preto je energia mriežky NaCl kladná.