นิยามพันธะไอออนิก

พันธะไอออนิกเกิดขึ้นเนื่องจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากอะตอมที่ต่ำกว่า พลังงาน ของไอออไนเซชันต่ออะตอมที่มีความสัมพันธ์ทางอิเล็กทรอนิกส์สูง ซึ่งสร้างไอออนที่มีประจุตรงข้ามซึ่งดึงดูดโดยแรงคูลอมบิก [1] ตัวอย่างเช่นสำหรับเกลือโพแทสเซียมคลอไรด์:

โพแทสเซียมมีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 1 ตัว ซึ่งมีพลังงานไอออไนเซชันต่ำจะให้ อิเล็กตรอนกับคลอรีนที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 7 ตัวที่มีลักษณะความสัมพันธ์สูง อิเล็กทรอนิกส์. ผลของการถ่ายโอนอิเล็กตรอนคืออะตอมทั้งสองมีประจุสุทธิตรงข้าม รวมเข้าด้วยกันด้วยแรงไฟฟ้าสถิต นอกจากนี้ยังมีโครงแบบอิเล็กทรอนิกส์แบบเปลือกปิด (18 อิเล็กตรอน)

เพื่อหาว่าคู่ขององค์ประกอบที่แตกต่างกันเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไอออนิกหรือไม่ ความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้จะถูกประเมิน ซึ่งค่าจะต้องเท่ากับหรือมากกว่า 1.8 ตาม มาตราส่วน จาก Pauling ตัวอย่างเช่น:
ซ(2.2) ฉ(4.1)
นา(1.0)Cl(2.8)
เค(0.9)Br(2.7)

ไอออน

ไอออนคืออะตอมหรือกลุ่มของอะตอมที่มีประจุบวกหรือลบสุทธิ เมื่ออะตอมอยู่ภายใต้ a

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีธรรมดาจำนวนโปรตอนและนิวตรอนยังคงไม่เปลี่ยนแปลง จึงเป็นเหตุให้อะตอมยังคง ตัวตนอย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการ อะตอมสามารถสูญเสียหรือรับอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานสุดท้ายได้ (วาเลนซ์อิเล็กตรอน): ถ้าอะตอมที่เป็นกลางสูญเสียอิเล็กตรอนจะเกิดไอออนที่มีประจุบวกเป็นบวก ไอออนบวก (A+n); ในทางตรงกันข้าม ถ้าอะตอมที่เป็นกลางได้รับอิเล็กตรอนหนึ่งตัวหรือมากกว่า จะเกิดไอออนหรือประจุลบ (A-n) ที่มีประจุลบ ตัวอย่างเช่น:
แคลเซียมอะตอม Ca Ion Ca+2
20 โปรตอน

20 อิเล็กตรอน 20 โปรตอน

18 อิเล็กตรอน
ฟลูออรีน Atom F Ion F-
9 โปรตอน

9 อิเล็กตรอน 9 โปรตอน

10 อิเล็กตรอน
นอกจากนี้ยังมีไอออนที่เกิดจากการรวมกันของอะตอมตั้งแต่สองอะตอมขึ้นไปที่มีประจุบวกหรือลบสุทธิและเรียกว่าไอออนโพลีอะตอม OH– (ไฮดรอกไซด์ไอออน), CN– (ไซยาไนด์ไอออน), MnO4- (เปอร์แมงกาเนตไอออน) และ NH4+ (แอมโมเนียมไอออน) เป็นตัวอย่างบางส่วนของไอออนหลายอะตอม [2]

สารประกอบไอออนิก

สารประกอบที่เกิดจากพันธะเหล่านี้เรียกว่าสารประกอบไอออนิกและมีลักษณะดังนี้:

- มีความเหนียวน้อยและมีความแข็งสูง

- มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง

- พวกมันสามารถละลายได้ในน้ำ

- เมื่ออยู่ในรูปที่บริสุทธิ์ พวกเขาไม่ประพฤติตาม ไฟฟ้าแต่เมื่อละลายในน้ำ วิธีการแก้ ส่งผลให้นำไฟฟ้าได้เนื่องจากมีไอออนที่ละลายอยู่

- สารประกอบไอออนิกส่วนใหญ่พบในสถานะของแข็งในธรรมชาติและจัดเป็นตะแกรงคริสตัลเรียงตามลำดับ

สารประกอบไอออนิกมักจะแสดงด้วยสูตรเชิงประจักษ์เพราะไม่ได้ประกอบด้วยหน่วย โครงสร้างโมเลกุลที่ไม่ต่อเนื่องกัน แต่เป็นการสลับซ้อนของไอออนบวกกับประจุลบที่ก่อให้เกิดการก่อตัวของโครงสร้าง กะทัดรัด

โดยคำนึงถึงสิ่งนี้ เพื่อให้สารประกอบไอออนิกเป็นกลางทางไฟฟ้า ผลรวมของประจุของไอออนบวกและประจุลบในสูตรเชิงประจักษ์ของสารประกอบจะต้องเป็นศูนย์ บางครั้งประจุของไอออนบวกและแอนไอออนจะแตกต่างกันในเชิงตัวเลขและเพื่อให้เป็นไปตามกฎของอิเล็กโตรนิวตริลิตีของสารประกอบไอออนิกสูตรยังคงอยู่ ดังต่อไปนี้ ตัวห้อยของไอออนบวกจะต้องเป็นตัวเลขเท่ากับประจุของประจุลบ และตัวห้อยของประจุบวกจะต้องเป็นตัวเลขเท่ากับประจุของประจุบวก [2]. ตัวอย่างเช่น สำหรับแมกนีเซียมไนไตรด์ ไอออนบวกคือ \({\rm{M}}{{\rm{g}}^{ + 2}}\) และประจุลบคือ \({{\rm{N} }^ { - 3}}\) หากเราบวกทั้งสองประจุ เราจะได้ +2 -3= -1 เพื่อให้ผลรวมของประจุเป็นศูนย์ จำเป็นต้องคูณประจุของ Mg ด้วย 3 และประจุ ของ F คูณ 2 ดังนั้น 3(+2) +2(-3) =0 และสูตรของสารประกอบกลายเป็น \({\rm{M}}{{\rm{g}}_3}{{\ rm {N}}_2}\).

เมื่อประจุเป็นตัวเลขเท่ากัน ไม่จำเป็นต้องเพิ่มตัวห้อยลงในสูตร เช่น แคลเซียมออกไซด์ที่มีไอออนบวก \({\rm{C}}{{\rm{a}}^{ + 2}}\) และประจุลบคือ \({{\rm{O}}^{ - 2}}\) ถ้าเรา บวกทั้งสองประจุคือ \( + 2 - 2 = 0\) ดังนั้น สูตรของสารประกอบคือ CaO.

ความคงตัวของสารประกอบไอออนิก

ความคงตัวของสารประกอบไอออนิกในสถานะของแข็งสามารถวัดได้จากพลังงานขัดแตะซึ่งก็คือ กำหนดเป็นพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการแยกสารประกอบไอออนิกที่เป็นของแข็งหนึ่งโมลออกเป็นไอออนในเฟสแก๊ส [3]. พลังงานขัดแตะถูกกำหนดในแง่ของประจุของไอออนและระยะห่างระหว่างไอออนเหล่านี้ตามหลัง กฎ กฎคูลอมบ์เพื่อใช้กฎหมายนี้จำเป็นต้องรู้องค์ประกอบและโครงสร้างของสารประกอบไอออนิก ตัวอย่างเช่น ถ้ากฎของคูลอมบ์ใช้กับโซเดียมคลอไรด์ (NaCl):

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

โดยที่ k เป็นค่าคงที่ของ สัดส่วน, r คือระยะห่างระหว่างไอออนและ \({Q_{N{a^ + }}}\) และ \({Q_{C{l^ - }}}\) คือประจุของ \(N{a^ + }\) และ \(C{l^ - }\) ตามลำดับ โดยคำนึงถึงสัญลักษณ์ของประจุระหว่างไอออนทั้งสอง (-1 สำหรับคลอไรด์ไอออนและ +1 สำหรับโซเดียมไอออน) พลังงาน E เป็นปริมาณลบที่บ่งชี้ว่าการก่อตัวของพันธะไอออนิก \(N{a^ + }C{l^ - }\) เป็นกระบวนการ คายความร้อน ดังนั้น ในการทำลายพันธะนี้ จะต้องจ่ายพลังงาน ดังนั้นพลังงานขัดแตะของ NaCl จึงเป็นบวก