ตัวอย่างพันธะไอออนิก

พันธะไอออนิกได้รับจากการมีไอออนบวกและประจุลบ ซึ่งเป็นสปีชีส์เคมีที่มีประจุไฟฟ้าของสัญญาณตรงข้ามกัน ถูกกำหนดให้เป็นแรงไฟฟ้าสถิตที่จับไอออนในสารประกอบไอออนิก

อะตอมของธาตุที่มีพลังงานไอออไนเซชันต่ำมักจะก่อตัวเป็นไอออนบวก ในทางตรงกันข้าม ผู้ที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับอิเล็กตรอนสูงมักจะสร้างแอนไอออน

โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ ธ มีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นไอออนบวกในสารประกอบไอออนิก และฮาโลเจนและออกซิเจนมีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นแอนไอออนมากที่สุด ด้วยเหตุนี้ องค์ประกอบของสารประกอบไอออนิกหลายชนิดจึงเป็นผลมาจากการรวมกลุ่มของโลหะ IA หรือ IIA กับฮาโลเจนหรือออกซิเจน

ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาระหว่างลิเธียมและฟลูออรีนทำให้เกิดลิเธียมฟลูออไรด์ ซึ่งเป็นผงสีขาวมีพิษซึ่งใช้เพื่อลดจุดหลอมเหลวของบัดกรีและในการผลิตเซรามิก การกำหนดค่าอิเล็กตรอนของลิเธียมคือ 1s², 2วินาที¹และของฟลูออรีนคือ 1s², 2วินาที², 2 ป⁵. เมื่ออะตอมเหล่านี้สัมผัสกัน วาเลนซ์อิเล็กตรอน 2s¹ ลิเธียมถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมฟลูออรีน

ถูกต้องที่จะถือว่าขั้นตอนนั้นเริ่มต้นด้วยการแยกอิเลคตรอนลิเธียมออก ทำให้ไอออไนซ์นี้ไปถึงวาเลนซ์ 1+ บวก มันดำเนินต่อไปด้วยการรับอิเล็กตรอนนี้โดยฟลูออรีนซึ่งทำให้มีประจุลบ ในที่สุด การก่อตัวของพันธะไอออนิกเกิดขึ้นจากการดึงดูดด้วยไฟฟ้าสถิต สารประกอบลิเธียมฟลูออไรด์จะเป็นกลางทางไฟฟ้า

ปฏิกิริยาทั่วไปหลายอย่างนำไปสู่การก่อตัวของพันธะไอออนิก ตัวอย่างเช่น การเผาไหม้ของแคลเซียมในออกซิเจนทำให้เกิดแคลเซียมออกไซด์:

โมเลกุลออกซิเจนไดอะตอมมิกแยกออกเป็นสองอะตอม จากนั้นจะมีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนสองตัวจากอะตอมแคลเซียมไปยังอะตอมของออกซิเจนแต่ละอะตอม ทั้งสองจะมีประจุตามลำดับ: สำหรับแคลเซียม 2+ สำหรับแต่ละอะตอม และสำหรับออกซิเจน 2- สำหรับแต่ละอะตอม เมื่อพันธะสุดท้าย โมเลกุลแคลเซียมออกไซด์จะเป็นกลางทางไฟฟ้า

พลังงานขัดแตะของสารประกอบไอออนิก

ด้วยพลังงานไอออไนเซชันและค่าความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนของธาตุต่างๆ จึงเป็นไปได้ที่จะทำนายว่าอะไร องค์ประกอบก่อตัวเป็นสารประกอบไอออนิก แต่ก็จำเป็นต้องประเมินความเสถียรของประเภทนี้ด้วย สารประกอบ

พลังงานไอออไนซ์และความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนถูกกำหนดไว้สำหรับกระบวนการที่เกิดขึ้นในเฟสของแก๊ส แม้ว่าสารประกอบไอออนิกทั้งหมดจะเป็นของแข็งที่ 1 บรรยากาศของความดันและ 25 ° C สถานะของแข็งเป็นสภาวะที่แตกต่างกันมาก เนื่องจากแต่ละไอออนบวกล้อมรอบด้วยประจุลบจำนวนหนึ่ง และในทางกลับกัน ดังนั้น ความคงตัวโดยรวมของสารประกอบไอออนิกที่เป็นของแข็งจึงขึ้นอยู่กับอันตรกิริยาของไอออนทั้งหมด และไม่เพียงแต่ในอันตรกิริยาของไอออนบวกกับประจุลบเท่านั้น

การวัดเชิงปริมาณของความคงตัวของของแข็งไอออนิกใดๆ คือ พลังงานขัดแตะซึ่งถูกกำหนดเป็น พลังงานที่จำเป็นในการแยกโมลของสารประกอบไอออนิกที่เป็นของแข็งออกเป็นไอออนของไอออนในสถานะก๊าซ

วัฏจักรที่เกิดจากฮาเบอร์เพื่อกำหนดพลังงานตาข่าย

ไม่สามารถวัดพลังงานขัดแตะได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม หากทราบโครงสร้างและองค์ประกอบของสารประกอบไอออนิก ก็เป็นไปได้ที่จะคำนวณพลังงานแลตทิซโดยใช้กฎของคูลอมบ์ซึ่ง ระบุว่าพลังงานศักย์ระหว่างสองไอออนเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของประจุและแปรผกผันกับระยะห่างระหว่างไอออนทั้งสอง ที่จะหยุด

เนื่องจากประจุของประจุบวกเป็นบวกและประจุของประจุลบเป็นประจุลบ ผลิตภัณฑ์จะให้ผลลัพธ์เป็นพลังงานเป็นลบ นี่แสดงถึงปฏิกิริยาคายความร้อน ดังนั้นเพื่อย้อนกลับกระบวนการจะต้องจัดหาพลังงาน

นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะกำหนดพลังงานขัดแตะโดยอ้อมหากสันนิษฐานว่าสารประกอบไอออนิกก่อตัวในหลายขั้นตอน ขั้นตอนนี้เรียกว่า วัฏจักรที่เกิด-ฮาเบอร์ซึ่งเกี่ยวข้องกับพลังงานแลตทิซของสารประกอบไอออนิกที่มีพลังงานไอออไนเซชัน ความสัมพันธ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ และคุณสมบัติของอะตอมและโมเลกุลอื่นๆ วิธีนี้ใช้กฎของ Hess ว่าด้วยผลรวมเชิงพีชคณิตของปฏิกิริยาเคมี และได้รับการพัฒนาโดย Max Born และ Fritz Haber วัฏจักร Born-Haber กำหนดขั้นตอนต่างๆ ก่อนการก่อตัวของของแข็งไอออนิก

เกลือแกง

โซเดียมคลอไรด์เป็นสารประกอบไอออนิกที่มีจุดหลอมเหลว 801 ° C ซึ่งนำไฟฟ้าในสถานะหลอมเหลวและในสารละลายที่เป็นน้ำ เกลือสินเธาว์เป็นหนึ่งในแหล่งที่มาของโซเดียมคลอไรด์และพบได้ในแหล่งสะสมใต้ดินที่มักจะมีความหนาหลายร้อยเมตร โซเดียมคลอไรด์ยังได้รับจากน้ำทะเลหรือจากน้ำเกลือ (สารละลาย NaCl เข้มข้น) โดยการระเหยด้วยแสงอาทิตย์ นอกจากนี้ยังพบในธรรมชาติในแร่ที่เรียกว่าเฮไลต์

โซเดียมคลอไรด์ใช้มากกว่าวัสดุอื่นๆ ในการผลิตสารประกอบเคมีอนินทรีย์ การบริโภคสารนี้ทั่วโลกประมาณ 150 ล้านตันต่อปี โซเดียมคลอไรด์ใช้เป็นหลักในการผลิตสารประกอบอนินทรีย์เคมีอื่นๆ เช่น ก๊าซคลอรีน โซเดียมไฮดรอกไซด์ โซเดียมเมทัลลิก ก๊าซไฮโดรเจน และโซเดียมคาร์บอเนต นอกจากนี้ยังใช้ในการละลายน้ำแข็งและหิมะบนทางหลวงและถนน