Характеристика іонних зв'язків, як вона формується, класифікація та приклади

The іонний зв'язок полягає в тому, що там, де немає справедливого розподілу пари електронів між двома атомами. Коли це відбувається, один з видів, найменш електронегативний, набуває позитивний електричний заряд, тоді як більш електронегативний вид закінчується негативним електричним зарядом..

Якщо А - вид електропозитивні, і X - електронегативний, тоді, коли між ними утворюється іонний зв'язок, вони перетворюються в іони А⁺ і X^-. A⁺ це позитивно заряджений вид, який називається катіоном; і X^- являє собою негативно заряджений вид, аніон.

Верхнє зображення показує загальний іонний зв'язок для будь-яких двох видів A і X. Сині дужки вказують на те, що між A і X немає чітко ковалентного зв'язку; іншими словами, присутність А-Х не існує.

Зверніть увагу, що A⁺ не вистачає валентних електронів, в той час як X^- він оточений вісьмома електронами, тобто він відповідає правилу октету згідно теорії валентних зв'язків (ТЕВ) і є також ізоелектронним для благородного газу відповідного періоду (He, Ne, Ar та ін.).

З восьми електронів два з них зелені. З якою метою вона відрізняється від решти синіх точок? Щоб підкреслити, що зелена пара насправді є електронами, які повинні розділяти А-X зв'язок, якщо вона ковалентна в природі. Факт, що не відбувається в іонному зв'язку.

А і Х взаємодіють через електростатичні сили тяжіння (Закон Кулона). Це відрізняє іонні сполуки від ковалентних у багатьох своїх фізичних властивостях, таких як температура плавлення і температура кипіння.

Індекс

• 1 Характеристики іонного зв'язку
• 2 Як вона формується?
  • 2.1 Лужні та галогенні метали
  • 2.2 Лужні та кальцієві метали
  • 2.3 Лужноземельні метали з галогенами та халькогенами
• 3 Класифікація
• 4 Поведінка електронів в іонному зв'язку
• 5 Приклади іонних зв'язків
• 6 Посилання

Характеристики іонного зв'язку

-Іонні зв'язки не є спрямованими, тобто вони надають тривимірну силу, здатну створювати кристалічну композицію, таку як хлорид калію, що спостерігається на зображенні вище..

-Хімічні формули, які містять іонні сполуки, позначають частку іонів, а не їх зв'язки. Отже, KCl означає, що існує K-катіон⁺ для кожного аніона Cl^-.

-Іонні зв'язки, оскільки вони мають тривимірне вплив на свої іони, генерують кристалічні структури, які вимагають багато теплової енергії для плавлення. Іншими словами, вони виявляють високі точки плавлення і кипіння на відміну від твердих тіл, де переважають ковалентні зв'язки.

-Більшість сполук, які взаємодіють іонними зв'язками, розчинні у воді або в полярних розчинниках. Це пояснюється тим, що молекули розчинника можуть ефективно оточувати іони, перешкоджаючи їх знову зустрітися, щоб утворити початкову кристалічну структуру.

-Іонний зв'язок відбувається між атомами з великим розривом між їхніми електронегативностями: металом і неметалом. Наприклад, K являє собою лужний метал, в той час як Cl являє собою галоген, неметалевий елемент.

Як це формується?

На зображенні вище A являє собою метал, а X - неметалевий атом. Для того, щоб відбувалася іонна зв'язок, різниця електронегативностей між A і X повинна бути такою, щоб розподіл електронної пари зв'язку був нульовим. Це означає, що X збереже електронну пару.

Але звідки походить електронна пара? По суті, металевих видів. Будучи таким чином, одна з двох точок зеленого кольору - це електрон, перенесений з металу А на неметалевий Х, і цей останній сприяв додатковому електрону для завершення роботи пари..

Якщо так, то до яких груп періодичної таблиці належать A або X? Оскільки A мав передати один електрон, то дуже ймовірно, що він є металом групи IA: лужними металами (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).

Хоча X, оскільки він досягає валентного октету шляхом додавання електрона, він є галогеном, елементом групи VIIA.

Лужні метали і галогени

Лужні метали мають ns валентну конфігурацію¹. Шляхом втрати того самого електрона і перетворенням моноатомних іонів М⁺ (Лі⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺, О⁺) стає ізоелектронним для благородного газу, що передує їм.

Галогени, з іншого боку, мають ns валентну конфігурацію²np⁵. Щоб бути ізоелектронним для благородного газу, який приходить, вони повинні придбати додатковий електрон, щоб мати ns конфігурацію²np⁶, що складає вісім електронів.

Обидві лужні метали та галогени виграють від утворення іонних зв'язків з цієї причини, не кажучи вже про енергетичну стабільність, що забезпечується кристалічним розташуванням.

Тому іонні сполуки, утворені лужним металом і галогеном, завжди мають хімічну формулу типу MX.

Лужні та кальцієві метали

Халькогени або елементи групи VIA (O, S, Se, Te, Po) мають, на відміну від галогенів, конфігурацію валентних ns²np⁴. Отже, він потребує двох додаткових електронів замість одного для виконання валентного октету. Щоб досягти цього за допомогою лужних металів, вони повинні отримати електрон з двох з них.

Чому? Оскільки, наприклад, натрій може давати єдиний електрон, Na ∙. Але якщо є два натрію, Na ∙ і Na ∙, то O може отримати свої електрони, щоб стати аніоном O^2-.

Структура Льюїса для отриманого з'єднання була б Na⁺ O^2- Na⁺. Зауважимо, що для кожного кисню є два іони натрію, і тому формула є Na₂O.

Таке ж пояснення можна використовувати для інших металів, а також для інших халькогенів.

Однак виникає питання: чи поєднання всіх цих елементів буде породжувати іонну сполуку? Чи будуть у всіх іонних зв'язках? Для цього необхідно було б порівняти електронегативність як металу М, так і халькогенів. Якщо вони дуже різні, то будуть іонні зв'язки.

Лужноземельні метали з галогенами і халькогенами

Лужноземельні метали (р. Becamgbara) мають валентні конфігурації ns². Втрачаючи лише два електрони, вони стають іонами М²⁺ (Бути²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ra²⁺). Однак види, які приймають свої електрони, цілком можуть бути галогенами або халькогенами.

У випадку галогенів, дві з них необхідні для утворення сполуки, оскільки окремо вони можуть приймати тільки один електрон. Таким чином, з'єднання буде: X^- М²⁺ X^-. Х може бути будь-яким з галогенів.

І, нарешті, для випадку каменів, які здатні приймати два електрони, одному з них вистачить для формування іонного зв'язку: M²⁺O^2-.

Класифікація

Не існує класифікації іонних зв'язків. Однак це може змінюватися в залежності від ковалентного характеру. Не всі зв'язки є стовідсотковими іонними, але вони демонструють, хоча і дуже незначно, продукт ковалентного характеру немаркованої різниці електронегативності..

Це помітно перш за все з дуже маленькими іонами і з високими зарядами, такими як Be²⁺. Його висока щільність заряду деформує електронну хмару X (F, Cl та ін.) Таким чином, що вона змушує її утворювати зв'язок з високим ковалентним характером (так відомо як поляризації).

Отже, BeCl₂ хоча вона і є іонною, вона фактично є ковалентною сполукою.

Однак іонні сполуки можна класифікувати за їхніми іонами. Якщо вони складаються з простих електрично заряджених атомів, ми говоримо про одноатомні іони; якщо вона є молекулою-носієм заряду, позитивною або негативною, то мова йде про багатоатомний іон (NH₄⁺, NO₃^-, SO₄^2-, і т.д.).

Поведінка електронів в іонному зв'язку

Електрони в іонному зв'язку залишаються в околі ядра самого електронегативного атома. Оскільки ця пара електронів не може вийти з X^- зв'язувати ковалентно з A⁺, вступають в дію електростатичні взаємодії.

Катіони A⁺ відбивати інших А⁺, і це також відбувається з X аніонами^- з іншими. Іони прагнуть вирівняти відштовхування до мінімального значення, таким чином, що привабливі сили переважають над силами відштовхування; і коли їм вдається досягти цього, виникає кристалічна композиція, що характеризує обидві іонні сполуки.

Теоретично, електрони замкнуті в аніонах, і оскільки аніони залишаються фіксованими в кристалічній решітці, провідність солей у твердій фазі дуже низька..

Однак він зростає, коли вони розплавляються, оскільки іони можуть мігрувати вільно, а також електрони, які можуть протікати, залучені позитивними зарядами..

Приклади іонних зв'язків

Одним із способів ідентифікації іонних сполук є спостереження за наявністю металу і неметалевого або багатоатомного аніона. Потім, обчислити за допомогою будь-якої з електронегативних масштабів різницю цих значень для A і X. Якщо ця різниця більше 1,7, то вона є сполукою з іонними зв'язками..

Прикладами таких є такі:

KBr: бромід калію

BeF₂: фторид берилію

Na₂O: оксид натрію

Лі₂O: оксид літію

K₂O: оксид калію

MgO: оксид магнію

CaF₂: фторид кальцію

Na₂S: сульфід натрію

NaI: йодид натрію

CsF: фторид цезію

Також можуть бути присутні іонні сполуки з багатоатомними іонами:

Cu (NO₃)₂: нітрат міді (II)

NH₄Cl: хлорид амонію

CH₃COONa: ацетат натрію

Sr₃(PO₄)₂: фосфат стронцію

CH₃COONH₄: ацетат амонію

LiOH: гідроксид літію

KMnO₄: перманганат калію

Список літератури

1. Уіттен, Девіс, Пек і Стенлі. Хімія (8-е изд.). CENGAGE Learning, с. 251-258.
2. Хімія LibreTexts. Іонні та ковалентні зв'язки. Взяті з: chem.libretexts.org
3. Хімія 301. (2014). Іонні зв'язки. Взяті з: ch301.cm.utexas.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (16 серпня 2017 року. Приклади іонних облігацій та сполук.) Взятий з: thoughtco.com
5. TutorVista. (2018). Іонні зв'язки. Взяті з: chemistry.tutorvista.com
6. Кріс П. Шаллер, к.т.н. IM7. Які зв'язки є іонними і ковалентними? Взяті з: workers.csbsju.edu