Визначення іонного зв'язку

Іонний зв’язок — це електростатична сила, здатна утримувати разом два іони з протилежними зарядами (наприклад, позитивний/негативний) в іонній сполукі.

Цитата (APA)

Марілія Гільєн | серп. 2022
Бакалавр хімії

Іонний зв'язок виникає внаслідок перенесення електронів від нижчих атомів. Енергія іонізації до атомів з високою електронною спорідненістю, яка створює протилежно заряджені іони, притягнуті кулонівськими силами [1]. Наприклад, для солі хлориду калію:

Калій має 1 валентний електрон, що дає низьку енергію іонізації електрон до хлору, який має 7 валентних електронів, що характеризується високою спорідненістю електроніка. Результатом перенесення електрона є те, що обидва атоми залишаються з протилежним сумарним зарядом. з’єднані електростатичними силами, крім того, мають закриту електронну конфігурацію оболонки (18 електрони).

Щоб з’ясувати, чи є пара різних елементів зв’язаною іонним зв’язком, оцінюється різниця в електронегативності, значення якої має дорівнювати або перевищувати 1,8 відповідно до масштаб від Pauling, наприклад:
H(2,2) F(4,1)
Na(1,0)Cl(2,8)
K(0,9)Br(2,7)

іони

Іон — це атом або група атомів, які мають сумарний позитивний або негативний заряд. Коли атом піддається дії a хімічна зміназвичайнийкількість протонів і нейтронів залишається незмінною, тому атом зберігає свою ідентичність, однак під час процесу атоми можуть втрачати або отримувати електрони з останнього рівня енергії (валентні електрони): якщо нейтральний атом втрачає електрони, утворюється іон із позитивним сумарним зарядом. катіон (A+n); Навпаки, якщо нейтральний атом отримує один або більше електронів, утворюється негативно заряджений іон або аніон (A-n). Наприклад:
Атом Кальцію Са Іон Са+2
20 протонів

20 електронів 20 протонів

18 електронів
Атом Фтору F Іон F-
9 протонів

9 електронів 9 протонів

10 електронів
Крім того, існують іони, утворені з комбінації двох або більше атомів із сумарним позитивним або негативним зарядом, які називаються багатоатомними іонами. Іони OH– (гідроксидний іон), CN– (ціанідний іон), MnO4- (перманганатний іон) і NH4+ (амонійний іон) є деякими прикладами багатоатомних іонів [2].

іонні сполуки

Сполуки, утворені цими зв’язками, відомі як іонні сполуки і характеризуються:

- Мала пластичність і висока твердість.

- Високі температури плавлення і кипіння.

- Вони розчиняються у воді.

- Коли вони в чистому вигляді, то не проводять свого електрика, однак при розчиненні у воді рішення внаслідок цього є електропровідним завдяки наявності розчинених іонів.

- Більшість іонних сполук зустрічаються в природі у твердому стані та утворюють упорядковані кристалічні ґратки.

Іонні сполуки часто представляють емпіричними формулами, оскільки вони не складаються з одиниць. дискретні молекулярні структури, але як змінне укладання катіонів-аніонів, що призводить до утворення структур компактний.

Враховуючи це, щоб іонні сполуки були електрично нейтральними, сума зарядів катіонів і аніонів в емпіричній формулі сполуки повинна дорівнювати нулю. Іноді заряди катіонів і аніонів чисельно відрізняються і для дотримання правила електронейтральності іонної сполуки її формула залишається наступним чином: індекс катіона повинен чисельно дорівнювати заряду аніона, а індекс аніона повинен бути чисельно дорівнює заряду катіона [2]. Наприклад, для нітриду магнію катіон — \({\rm{M}}{{\rm{g}}^{ + 2}}\), а аніон — \({{\rm{N} }^ { - 3}}\), якщо додати обидва заряди, то отримаємо +2 -3= -1. Щоб сума зарядів дорівнювала нулю, необхідно заряд Mg помножити на 3 і заряд F на 2, отже, 3(+2) +2(-3) =0 і формула сполуки стає \({\rm{M}}{{\rm{g}}_3}{{\ rm {N}}_2}\).

Коли заряди чисельно рівні, немає необхідності додавати індекси до формули, наприклад, для оксиду кальцію, де катіон \({\rm{C}}{{\rm{a}}^{ + 2}}\), а аніон є \({{\rm{O}}^{ - 2}}\), якщо ми додавання обох зарядів дорівнює \( + 2 - 2 = 0\), тому формула сполуки така CaO.

Стійкість іонної сполуки

Стійкість іонної сполуки у твердому стані можна виміряти за енергією решітки, яка є визначається як мінімальна енергія, необхідна для розділення одного моля твердої іонної сполуки на її іони в газовій фазі [3]. Енергія решітки визначається через заряд іонів і відстань між ними закон Закон Кулона, щоб застосувати цей закон, необхідно знати склад і структуру іонної сполуки. Наприклад, якщо закон Кулона застосувати до хлориду натрію (NaCl):

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

Де k – константа пропорційність, r — відстань між іонами, а \({Q_{N{a^ + }}}\) і \({Q_{C{l^ - }}}\) — заряди \(N{a^ + }\) та \(C{l^ - }\), відповідно. Враховуючи знак заряду між обома іонами (-1 для іона хлориду та +1 для іона натрію), енергія E — від’ємна величина, яка вказує на те, що утворення іонного зв’язку \(N{a^ + }C{l^ - }\) є процесом екзотермічний. Отже, щоб розірвати цей зв'язок, потрібна енергія, отже, енергія решітки NaCl позитивна.