Ikatan ionik. Bagaimana ikatan ionik terbentuk: contoh Contoh ikatan kimia jenis ionik

Ikatan ionik

Teori ikatan kimia mengambil tempat terpenting dalam kimia moden. dia menerangkan mengapa atom bergabung membentuk zarah kimia, Dan membolehkan anda membandingkan kestabilan zarah ini. menggunakan teori ikatan kimia, Boleh meramalkan komposisi dan struktur pelbagai sebatian. Konsep pemecahan beberapa ikatan kimia dan pembentukan yang lain adalah asas idea moden tentang perubahan bahan semasa tindak balas kimia .

Ikatan kimia- Ini interaksi atom , menentukan kestabilan zarah kimia atau kristal secara keseluruhan . Ikatan kimia terbentuk kerana interaksi elektrostatik antara zarah bercas : kation dan anion, nukleus dan elektron. Apabila atom berkumpul, daya tarikan mula bertindak antara nukleus satu atom dan elektron yang lain, serta daya tolakan antara nukleus dan antara elektron. hidup agak jauh ini kuasa mengimbangi antara satu sama lain, Dan zarah kimia yang stabil terbentuk .

Apabila ikatan kimia terbentuk, pengagihan semula ketara ketumpatan elektron atom dalam sebatian boleh berlaku berbanding dengan atom bebas.

Dalam kes yang melampau, ini membawa kepada pembentukan zarah bercas - ion (dari bahasa Yunani "ion" - pergi).

1 Interaksi ion

Jika atom kehilangan satu atau beberapa elektron, kemudian dia bertukar menjadi ion positif - kation(diterjemahkan daripada bahasa Yunani - “ turun bawah"). Ini adalah bagaimana mereka terbentuk kation hidrogen H + , litium Li + , barium Ba 2+ . Dengan memperoleh elektron, atom bertukar menjadi ion negatif - anion(dari bahasa Yunani "anion" - pergi ke atas). Contoh anion ialah ion fluorida F−, ion sulfida S 2− .

Kation Dan anion mampu menarik antara satu sama lain. Dalam kes ini, timbul ikatan kimia, Dan sebatian kimia terbentuk. Ikatan kimia jenis ini dipanggil ikatan ionik :

2 Definisi Ikatan Ion

Ikatan ionik ialah ikatan kimia berpendidikan disebabkan oleh tarikan elektrostatik antara kation Dan anion .

Mekanisme pembentukan ikatan ionik boleh dipertimbangkan menggunakan contoh tindak balas antara natrium dan klorin . Atom logam alkali mudah kehilangan elektron, A atom halogen - memperoleh. Akibat daripada ini terdapat kation natrium Dan ion klorida. Mereka membentuk hubungan kerana tarikan elektrostatik di antara mereka .

Interaksi antara kation Dan anion bebas daripada arah tuju, Itulah sebabnya tentang ikatan ion mereka bercakap seperti tidak berarah. Setiap kation Mungkin menarik sebarang bilangan anion, Dan sebaliknya. sebab tu ikatan ionik ialah tak tepu. Nombor interaksi antara ion dalam keadaan pepejal hanya dihadkan oleh saiz kristal. sebab tu" molekul " sebatian ionik harus dianggap sebagai keseluruhan kristal .

Untuk kejadian ikatan ionik perlu, kepada jumlah nilai tenaga pengionan E i(untuk membentuk kation) Dan pertalian elektron A e(untuk pembentukan anion) mesti menguntungkan secara bertenaga. ini menghadkan pembentukan ikatan ion oleh atom logam aktif(elemen kumpulan IA dan IIA, beberapa elemen kumpulan IIIA dan beberapa elemen peralihan) dan bukan logam aktif(halogen, kalkogen, nitrogen).

Hampir tiada ikatan ionik yang ideal. Malah dalam sebatian yang biasanya dikelaskan sebagai ionik , Tiada pemindahan lengkap elektron dari satu atom ke atom yang lain ; elektron kekal sebahagiannya dalam kegunaan biasa. Ya, sambungannya litium fluorida sebanyak 80% ionik, dan sebanyak 20% - kovalen. Oleh itu, lebih tepat untuk dibincangkan tahap keionisasian (kekutuban) ikatan kimia kovalen. Adalah dipercayai bahawa dengan perbezaan keelektronegatifan elemen 2.1 komunikasi sedang aktif 50% ionik. Pada perbezaan yang lebih besar kompaun boleh dianggap sebagai ionik .

Model ionik ikatan kimia digunakan secara meluas untuk menerangkan sifat-sifat banyak bahan., pertama sekali, sambungan beralkali Dan logam alkali tanah dengan bukan logam. Ini disebabkan kesederhanaan perihalan sambungan tersebut: dipercayai dibina daripada sfera bercas tak boleh mampat, menjawab kation dan anion. Dalam kes ini, ion cenderung untuk menyusun diri mereka sedemikian rupa sehingga daya tarikan di antara mereka adalah maksimum dan daya tolakan adalah minimum.

Ikatan ionik- ikatan kimia yang kuat terbentuk antara atom dengan perbezaan besar (>1.7 pada skala Pauling) keelektronegatifan, dengan mana pasangan elektron yang dikongsi dipindahkan sepenuhnya kepada atom dengan elektronegativiti yang lebih tinggi. Ini adalah tarikan ion sebagai jasad bercas bertentangan. Contohnya ialah sebatian CsF, di mana "darjah keionan" ialah 97%.

Ikatan ionik- kes melampau polarisasi ikatan polar kovalen. Terbentuk antara logam biasa dan bukan logam. Dalam kes ini, elektron dalam logam bertukar sepenuhnya kepada bukan logam . Ion terbentuk.

Jika ikatan kimia terbentuk antara atom yang mempunyai perbezaan elektronegativiti yang sangat besar (EO > 1.7 mengikut Pauling), maka jumlah pasangan elektron adalah sepenuhnya bergerak ke atom dengan EO yang lebih besar. Hasilnya ialah pembentukan sebatian ion bercas bertentangan :

Di antara ion yang terbentuk timbul tarikan elektrostatik yang dipanggil ikatan ionik. Atau sebaliknya, rupa ini selesa. Dalam latihan ikatan ionik antara atom dalam dalam bentuk tulennya tidak disedari di mana-mana atau hampir tidak di mana-mana, biasanya dalam realiti sambungannya adalah separa ionik , dan separa kovalen dalam alam semula jadi. Pada masa yang sama komunikasi ion molekul kompleks selalunya boleh dianggap sebagai ionik semata-mata. Perbezaan yang paling penting antara ikatan ionik dan jenis ikatan kimia yang lain ialah kekurangan arah dan ketepuan. Itulah sebabnya kristal yang terbentuk akibat ikatan ion tertarik ke arah pelbagai pembungkusan padat ion yang sepadan.

3 jejari ionik

Secara ringkas model elektrostatik ikatan ionik konsep digunakan jejari ionik . Jumlah jejari kation dan anion jiran mestilah sama dengan jarak internuklear yang sepadan :

r 0 = r + + r −

Pada masa yang sama ia kekal tidak jelas mana nak belanja sempadan antara kation dan anion . Hari ini ia diketahui , bahawa tiada ikatan ionik semata-mata, seperti biasa terdapat beberapa pertindihan awan elektron. Untuk pengiraan jejari ion menggunakan kaedah penyelidikan, yang membolehkan anda menentukan ketumpatan elektron antara dua atom . Jarak antara nuklear dibahagikan pada titik, Di mana ketumpatan elektron adalah minimum .

Saiz ion bergantung kepada banyak faktor. Pada cas berterusan ion dengan nombor atom bertambah(dan akibatnya, caj teras) jejari ion berkurangan. Ini amat ketara dalam siri lantanida, Di mana jejari ionik berubah secara monoton dari 117 malam untuk (La 3+) hingga 100 malam (Lu 3+) dengan nombor koordinasi 6. Kesan ini dipanggil pemampatan lantanida .

DALAM kumpulan unsur jejari ionik secara amnya meningkat dengan peningkatan nombor atom. Namun begitu Untuk d-elemen tempoh keempat dan kelima disebabkan oleh pemampatan lantanida malah pengurangan jejari ion mungkin berlaku(contohnya, dari 73 malam untuk Zr 4+ hingga 72 malam untuk Hf 4+ dengan nombor koordinasi 4).

Dalam tempoh tersebut terdapat penurunan ketara dalam jejari ionik berkaitan dengan peningkatan daya tarikan elektron ke nukleus dengan peningkatan serentak dalam cas nukleus dan cas ion itu sendiri: 116 malam untuk Na +, 86 malam untuk Mg 2+, 68 malam untuk Al 3+ (nombor koordinasi 6). Atas sebab yang sama pertambahan cas ion mengakibatkan pengurangan jejari ion bagi satu unsur: Fe 2+ 77 malam, Fe 3+ 63 petang, Fe 6+ 39 malam (nombor koordinasi 4).

Perbandingan jejari ionik boleh dijalankan hanya dengan nombor koordinasi yang sama, kerana ia ia menjejaskan saiz ion disebabkan oleh daya tolakan antara pembilang. Ini jelas dilihat dalam contoh Ion Ag+; jejari ionnya ialah 81, 114 dan 129 petang Untuk nombor koordinasi 2, 4 dan 6 , masing-masing .

Struktur sebatian ionik yang ideal, berkondisi tarikan maksimum antara ion tidak serupa dan tolakan minimum antara ion serupa, dengan pelbagai cara ditentukan oleh nisbah jejari ionik kation dan anion. Ini boleh ditunjukkan binaan geometri yang mudah.

4 Tenaga ikatan ionik

Komunikasi tenaga Dan untuk sebatian ion- Ini tenaga, yang ada dalam dibebaskan semasa pembentukannya daripada kaunter gas yang berjauhan tidak terhingga antara satu sama lain . Memandangkan hanya daya elektrostatik sepadan dengan kira-kira 90% daripada jumlah tenaga interaksi, yang juga termasuk sumbangan daya bukan elektrostatik(Sebagai contoh, penolakan kulit elektron).

bila-bila ikatan ionik antara dua tenaga ion bebas mereka tarikan ditentukan oleh hukum Coulomb :

E(adv.) = q+ q− / (4π r ε),

di mana q+ Dan q−- caj ion berinteraksi , r - jarak antara mereka , ε - pemalar dielektrik medium .

Sejak salah satu pertuduhan negatif, Itu nilai tenaga Juga akan menjadi negatif .

mengikut undang-undang Coulomb, pada Pada jarak yang sangat kecil, tenaga tarikan mesti menjadi besar yang tidak terhingga. Walau bagaimanapun, ini tidak berlaku, kerana ion bukan caj titik. Pada merapatkan ion timbul daya tolak di antara mereka, berkondisi interaksi awan elektronik . Tenaga tolakan ion diterangkan Persamaan lahir :

E(ott.) = B / rn,

di mana DALAM - beberapa tetap , n Mungkin ambil nilai dari 5 hingga 12(bergantung kepada saiz ion). Jumlah tenaga ditentukan oleh jumlah tenaga tarikan dan tolakan :

E = E(masuk.) + E(keluar.)

Maknanya berlalu minimum . Koordinat titik minimum sepadan dengan jarak keseimbangan r 0 Dan tenaga keseimbangan interaksi antara ion E 0 :

E0 = q+ q− (1 - 1 / n) / (4π r0 ε)

DALAM kekisi kristal Sentiasa terdapat lebih banyak interaksi, bagaimana antara sepasang ion. Nombor ini ditentukan terutamanya oleh jenis kekisi kristal. Untuk mengambil kira semua interaksi(melemah dengan jarak yang semakin meningkat) ke dalam ungkapan untuk tenaga ion kekisi kristal memperkenalkan apa yang dipanggil pemalar Madelunga A :

E(adv.) = A q+ q− / (4π r ε)

Nilai tetap Madelunga ditentukan sahaja geometri kekisi dan tidak bergantung kepada jejari dan cas ion. Sebagai contoh, untuk natrium klorida ia adalah sama 1,74756 .

polarisasi 5 ion

Selain itu magnitud cas Dan jejari ciri penting dan dia adalah miliknya sifat polarisasi. Mari kita pertimbangkan isu ini dengan lebih terperinci. U zarah bukan kutub (atom, ion, molekul) pusat graviti cas positif dan negatif bertepatan. Dalam medan elektrik, petala elektron beralih ke arah plat bercas positif, dan nukleus - ke arah plat bercas negatif. Disebabkan oleh ubah bentuk zarah timbul di dalamnya dipol, dia menjadi polar .

Sumber medan elektrik dalam sebatian dengan jenis ikatan ionik adalah ion itu sendiri. Oleh itu, bercakap tentang sifat polarisasi ion , perlu membezakan kesan polarisasi ion tertentu Dan keupayaan dirinya untuk dipolarisasi dalam medan elektrik .

Kesan polarisasi ion akan menjadi satu besar, bagaimana lebih banyak medan kekuatannya, iaitu daripada cas yang lebih besar dan jejari ion yang lebih kecil. Oleh itu dalam dalam subkumpulan dalam Jadual Berkala Unsur kesan polarisasi ion berkurangan dari atas ke bawah, sejak dalam subkumpulan, dengan cas tetap ion, jejarinya meningkat dari atas ke bawah .

sebab tu kesan polarisasi ion logam alkali, sebagai contoh, meningkat daripada cesium kepada litium, dan dalam barisan ion halida - dari I hingga F. Dalam tempoh kesan polarisasi ion meningkat dari kiri ke kanan bersama dengan peningkatan cas ion Dan mengecilkan jejarinya .

Kebolehtularan ion, keupayaannya untuk ubah bentuk meningkat dengan pengurangan medan daya, iaitu dengan mengurangkan jumlah caj Dan meningkat jejari . Kebolehpolaran anion selalunya lebih tinggi, bagaimana kation dan berturut-turut halida meningkat daripada F kepada I .

hidup sifat polarisasi kation menyediakan pengaruh sifat kulit elektron luar mereka . Sifat polarisasi kation bagaimana dalam aktif, dan dalam rasa pasif di caj yang sama dan jejari rapat bertambah apabila peralihan daripada kation dengan kulit terisi kepada kation dengan kulit luar yang tidak lengkap dan kemudian kepada kation dengan kulit 18-elektron.

Contohnya, dalam siri kation Mg 2+, Ni 2+, sifat polarisasi Zn 2+ semakin giat. Corak ini konsisten dengan perubahan dalam jejari ion dan struktur kulit elektronnya yang diberikan dalam siri:

Untuk anion sifat polarisasi merosot dalam urutan ini:

I - , Br - , Cl - , CN - , OH - , NO 3 - , F - , ClO 4 - .

Keputusan interaksi polarisasi ion ialah ubah bentuk cengkerang elektronik mereka dan, sebagai akibat daripada ini, pengurangan jarak interionik Dan pemisahan negatif yang tidak lengkap Dan cas positif antara ion.

Sebagai contoh, dalam kristal natrium klorida jumlah caj pada ion natrium berjumlah +0,9 , dan seterusnya ion klorin - 0.9 bukannya unit dijangka. Dalam molekul KCl bertempat di keadaan wap, nilai caj pada ion kalium Dan klorin ialah 0.83 unit cas, dan dalam molekul hidrogen klorida- sahaja 0,17 unit caj.

Polarisasi ion menyediakan kesan ketara terhadap sifat sebatian dengan ikatan ionik , menurunkan takat lebur dan didihnya , mengurangkan pemisahan elektrolitik dalam larutan dan cair, dsb. .

Sebatian ionik terbentuk apabila interaksi unsur , berbeza secara ketara dalam sifat kimia. Lebih banyak unsur dibuang antara satu sama lain dalam jadual berkala, mereka yang masuk ikatan ionik lebih ketara dalam sebatian mereka . Terhadap, dalam molekul, dibentuk oleh atom yang sama atau atom unsur yang serupa dalam sifat kimia, bangkitlah jenis komunikasi yang lain. sebab tu teori ikatan ion Ia ada penggunaan terhad .

6 Pengaruh polarisasi ion terhadap sifat bahan dan sifat ikatan ion dan sebatian ionik

Idea tentang Polarisasi ion membantu menjelaskan perbezaan dalam sifat banyak bahan yang serupa. Contohnya, perbandingan natrium klorida Dan kalium dengan perak klorida menunjukkan bahawa apabila rapat jejari ion

kebolehpolaran kation Ag+ mempunyai 18-elektron kulit luar , lebih tinggi, Apa membawa kepada peningkatan kekuatan ikatan logam-klorin Dan kurang keterlarutan perak klorida dalam air .

bersama polarisasi ion memudahkan pemusnahan kristal, yang membawa kepada menurunkan takat lebur bahan. Atas sebab ini suhu lebur TlF (327 oС) jauh lebih rendah daripada RbF (798 oC). Suhu penguraian bahan juga berkurangan dengan peningkatan polarisasi bersama ion. sebab tu iodida biasanya terurai pada suhu yang lebih rendah, bagaimana halida lain, A sebatian litium - kurang stabil dari segi haba , daripada sebatian unsur alkali yang lain .

Kebolehubah bentuk kulit elektron juga mempengaruhi sifat optik bahan. Bagaimana zarahnya lebih terkutub , semakin rendah tenaga peralihan elektronik. Jika polarisasi adalah rendah , pengujaan elektron memerlukan tenaga yang lebih tinggi apa jawapan bahagian ultraungu spektrum. Bahan sedemikian biasanya tidak berwarna. Dalam kes polarisasi ion yang kuat, elektron teruja dengan penyerapan sinaran elektromagnet di kawasan spektrum yang boleh dilihat. sebab tu beberapa bahan, berpendidikan ion tidak berwarna, berwarna .

Ciri-ciri sebatian ionik berkhidmat keterlarutan yang baik dalam pelarut polar (air, asid, dll.). Ini adalah kerana cas bahagian molekul. Di mana dipol pelarut tertarik pada hujung molekul yang bercas, dan akibatnya Gerakan Brownian , « sedang dibawa pergi» molekul bahan menjadi bahagian dan mengelilinginya , tidak membenarkan kami menyambung lagi. Hasilnya ialah ion yang dikelilingi dipol pelarut .

Apabila melarutkan sebatian tersebut, sebagai peraturan, tenaga dilepaskan, kerana jumlah tenaga ikatan yang terbentuk ion pelarut lebih besar daripada tenaga ikatan anion-kation. Terdapat banyak pengecualian garam asid nitrik (nitrat), yang menyerap haba apabila larut (larutan disejukkan). Fakta yang terakhir dijelaskan berdasarkan undang-undang yang dipertimbangkan dalam kimia fizikal .

7 Grid hablur

Sebatian ionik(contohnya, natrium klorida NaCl) - keras Dan refraktori disebabkan antara cas ion mereka(“+” dan “–”) wujud daya tarikan elektrostatik yang kuat .

Ion klorin bercas negatif menarik Bukan sahaja " saya " ion Na+, tetapi juga ion natrium lain di sekeliling anda. ini membawa kepada, Apa berhampiran mana-mana ion terdapat lebih daripada satu ion dengan tanda yang bertentangan , dan beberapa(Rajah 1).

nasi. 1. Struktur kristal garam meja NaCl .

Malah, kira-kira setiap ion klorin mengandungi 6 ion natrium, dan tentang setiap ion natrium - 6 ion klorin .

Pembungkusan ion tertib ini dipanggil kristal ionik. Jika anda mengasingkan yang berasingan atom klorin, kemudian antara atom natrium di sekelilingnya sudah mustahil untuk mencari satu, yang klorin bertindak balas. Tertarik antara satu sama lain daya elektrostatik , ion sangat enggan menukar lokasinya di bawah pengaruh daya luar atau kenaikan suhu. Tetapi kalau suhu sangat tinggi (kira-kira 1500°C), Itu NaCl menyejat, membentuk molekul diatomik. Ini menunjukkan bahawa daya ikatan kovalen jangan sekali-kali dimatikan sepenuhnya .

Kristal ionik berbeza suhu lebur yang tinggi, biasanya jurang jalur yang ketara, mempunyai kekonduksian ionik di suhu tinggi Dan beberapa sifat optik tertentu(Sebagai contoh, ketelusan dalam spektrum berhampiran-IR). Mereka boleh dibina daripada sama ada monatomik, dan daripada ion poliatomik. Contoh kristal ionik jenis pertama - kristal halida alkali Dan logam alkali tanah ; anion disusun mengikut undang-undang pembungkusan sfera terdekat atau batu bola padat , kation menduduki lompang yang sepadan. Paling ciri struktur jenis ini ialah NaCl, CsCl, CaF2. Hablur ionik jenis kedua dibina daripada kation monoatomik logam yang sama dan serpihan anionik terhingga atau tak terhingga . anion akhir(sisa asid) - NO3-, SO42-, СО32-, dsb. . Sisa berasid boleh membentuk rantai yang tidak berkesudahan , lapisan atau membentuk bingkai tiga dimensi, dalam rongga yang kation terletak, sebagai, sebagai contoh, dalam struktur kristal silikat. Untuk kristal ionik anda boleh mengira tenaga struktur kristal U(lihat jadual), lebih kurang sama entalpi pemejalwapan; keputusan adalah dalam persetujuan yang baik dengan data eksperimen. Mengikut persamaan Lahir-Maier, Untuk kristal, yang terdiri daripada ion bercas tunggal secara rasmi :

U = -A/R + Be-R/r - C/R6 - D/R8 + E0

(R - jarak interion terpendek , A - Madelung pemalar , bergantung daripada geometri struktur , DALAM Dan r - pilihan , menerangkan tolakan antara zarah , C/R6 Dan D/R8 mencirikan yang berkaitan Interaksi dipol-dipol dan dipol-quadrupole bagi ion , E 0 - tenaga titik sifar , e - cas elektron). DENGAN Apabila kation menjadi lebih besar, sumbangan interaksi dipol-dipol meningkat .

Semua sebatian kimia terbentuk melalui pembentukan ikatan kimia. Dan bergantung pada jenis zarah penghubung, beberapa jenis dibezakan. Yang paling asas– ini adalah polar kovalen, nonpolar kovalen, logam dan ionik. Hari ini kita akan bercakap tentang ionik.

Bersentuhan dengan

Apakah ion

Ia terbentuk di antara dua atom - sebagai peraturan, dengan syarat perbezaan keelektronegatifan di antara mereka adalah sangat besar. Keelektronegatifan atom dan ion dinilai menggunakan skala Paulling.

Oleh itu, untuk mempertimbangkan dengan betul ciri-ciri sebatian, konsep keionisasi telah diperkenalkan. Ciri ini membolehkan anda menentukan peratusan ikatan tertentu adalah ionik.

Sebatian dengan keionan tertinggi ialah sesium fluorida, di mana ia adalah kira-kira 97%. Ikatan ionik adalah ciri untuk bahan yang dibentuk oleh atom logam yang terletak dalam kumpulan pertama dan kedua jadual D.I. Mendeleev, dan atom bukan logam yang terletak dalam kumpulan keenam dan ketujuh jadual yang sama.

Catatan! Perlu diingat bahawa tidak ada sebatian di mana hubungannya secara eksklusif ionik. Untuk unsur-unsur yang ditemui pada masa ini, adalah tidak mungkin untuk mencapai perbezaan besar dalam keelektronegatifan untuk mendapatkan sebatian ionik 100%. Oleh itu, takrifan ikatan ionik tidak sepenuhnya betul, kerana dalam realiti sebatian dengan interaksi ionik separa dipertimbangkan.

Mengapa istilah ini diperkenalkan jika fenomena sebegini tidak benar-benar wujud? Hakikatnya ialah pendekatan ini membantu menjelaskan banyak nuansa dalam sifat garam, oksida dan bahan lain. Sebagai contoh, mengapa mereka sangat larut dalam air, dan mengapa mereka larutan mampu mengalirkan arus elektrik. Ini tidak dapat dijelaskan dari sudut pandang lain.

Mekanisme pendidikan

Pembentukan ikatan ionik hanya mungkin jika dua syarat dipenuhi: jika atom logam yang mengambil bahagian dalam tindak balas dapat dengan mudah melepaskan elektron yang terletak pada tahap tenaga terakhir, dan atom bukan logam dapat menerima elektron ini. Atom logam dengan sifatnya adalah agen pengurangan, iaitu, mereka mampu pendermaan elektron.

Ini disebabkan oleh fakta bahawa tahap tenaga terakhir dalam logam boleh mengandungi dari satu hingga tiga elektron, dan jejari zarah itu sendiri agak besar. Oleh itu, daya interaksi antara nukleus dan elektron pada tahap terakhir adalah sangat kecil sehingga mereka boleh dengan mudah meninggalkannya. Keadaan dengan bukan logam adalah berbeza sama sekali. Mereka mempunyai jejari kecil, dan bilangan elektron sendiri pada tahap terakhir boleh dari tiga hingga tujuh.

Dan interaksi antara mereka dan nukleus positif agak kuat, tetapi mana-mana atom berusaha untuk melengkapkan tahap tenaga, jadi atom bukan logam berusaha untuk mendapatkan elektron yang hilang.

Dan apabila dua atom - logam dan bukan logam - bertemu, elektron berpindah dari atom logam ke atom bukan logam, dan interaksi kimia terbentuk.

Gambar rajah sambungan

Angka tersebut jelas menunjukkan bagaimana tepatnya pembentukan ikatan ionik berlaku. Pada mulanya, terdapat atom natrium dan klorin bercas neutral.

Yang pertama mempunyai satu elektron pada tahap tenaga terakhir, yang kedua tujuh. Seterusnya, satu elektron berpindah dari natrium ke klorin dan pembentukan dua ion. Yang bergabung antara satu sama lain untuk membentuk bahan. Apakah ion? Ion ialah zarah bercas di mana bilangan proton tidak sama dengan bilangan elektron.

Perbezaan daripada jenis kovalen

Oleh kerana kekhususannya, ikatan ionik tidak mempunyai arah. Ini disebabkan oleh fakta bahawa medan elektrik ion adalah sfera, dan ia berkurangan atau meningkat dalam satu arah secara seragam, mematuhi undang-undang yang sama.

Tidak seperti kovalen, yang terbentuk akibat pertindihan awan elektron.

Perbezaan kedua ialah ikatan kovalen adalah tepu. Apakah maksudnya? Bilangan awan elektronik yang boleh mengambil bahagian dalam interaksi adalah terhad.

Dan dalam satu ionik, disebabkan oleh fakta bahawa medan elektrik mempunyai bentuk sfera, ia boleh menyambung dengan bilangan ion yang tidak terhad. Ini bermakna kita boleh mengatakan bahawa ia tidak tepu.

Ia juga boleh dicirikan oleh beberapa sifat lain:

1. Tenaga ikatan adalah ciri kuantitatif, dan ia bergantung kepada jumlah tenaga yang mesti dibelanjakan untuk memecahkannya. Ia bergantung kepada dua kriteria - panjang ikatan dan cas ion terlibat dalam pendidikannya. Semakin kuat ikatan, semakin pendek panjangnya dan semakin besar cas ion yang membentuknya.
2. Panjang - kriteria ini telah disebutkan dalam perenggan sebelumnya. Ia bergantung semata-mata pada jejari zarah yang terlibat dalam pembentukan sebatian. Jejari atom berubah seperti berikut: ia berkurangan sepanjang tempoh dengan peningkatan nombor atom dan peningkatan dalam kumpulan.

Bahan dengan ikatan ionik

Ia adalah ciri sebilangan besar sebatian kimia. Ini adalah sebahagian besar daripada semua garam, termasuk garam meja yang terkenal. Ia berlaku dalam semua sambungan di mana terdapat sambungan langsung sentuhan antara logam dan bukan logam. Berikut adalah beberapa contoh bahan dengan ikatan ionik:

• natrium dan kalium klorida,
• sesium fluorida,
• magnesium oksida.

Ia juga boleh nyata dalam sebatian kompleks.

Sebagai contoh, magnesium sulfat.

Berikut ialah formula bahan dengan ikatan ionik dan kovalen:

Ikatan ionik akan terbentuk antara ion oksigen dan magnesium, tetapi sulfur disambungkan antara satu sama lain menggunakan ikatan kovalen polar.

Dari mana kita boleh membuat kesimpulan bahawa ikatan ionik adalah ciri sebatian kimia kompleks.

Apakah ikatan ionik dalam kimia

Jenis ikatan kimia - ionik, kovalen, logam

Kesimpulan

Sifat bergantung secara langsung pada peranti kekisi kristal. Oleh itu, semua sebatian dengan ikatan ionik sangat larut dalam air dan pelarut polar lain, konduktif dan dielektrik. Pada masa yang sama, mereka agak tahan api dan rapuh. Ciri-ciri bahan ini sering digunakan dalam reka bentuk peranti elektrik.

Ion ialah atom yang telah kehilangan atau memperoleh elektron dan, akibatnya, beberapa cas. Sebagai permulaan, saya ingin mengingatkan anda bahawa terdapat dua jenis ion: kation(cas positif nukleus lebih besar daripada bilangan elektron yang membawa cas negatif) dan anion(cas nukleus kurang daripada bilangan elektron). Ikatan ionik terbentuk hasil daripada interaksi dua ion dengan cas yang bertentangan.

Ikatan ionik dan kovalen

Ikatan jenis ini ialah kes khas ikatan kovalen. Perbezaan dalam keelektronegatifan dalam kes ini adalah sangat besar (lebih daripada 1.7 mengikut Pauling) sehingga pasangan elektron sepunya tidak disesarkan sebahagiannya, tetapi dipindahkan sepenuhnya ke atom dengan elektronegativiti yang lebih tinggi. Oleh itu, pembentukan ikatan ion adalah hasil daripada berlakunya interaksi elektrostatik yang kuat antara ion. Adalah penting untuk memahami bahawa tidak ada perkara seperti ikatan ionik 100%. Istilah ini digunakan jika "ciri ionik" lebih jelas (iaitu, pasangan elektron sangat berat sebelah ke arah atom yang lebih elektronegatif).

Mekanisme ikatan ionik

Atom dengan kulit valens (luar) yang hampir lengkap atau hampir kosong paling mudah memasuki tindak balas kimia. Semakin sedikit orbital kosong dalam cangkang valensi, semakin tinggi peluang atom menerima elektron dari luar. Dan sebaliknya - semakin sedikit elektron yang terdapat pada kulit luar, semakin besar kemungkinan atom akan melepaskan elektron.

Ini adalah keupayaan atom untuk menarik elektron kepada dirinya sendiri, jadi atom dengan petala valensi yang paling terisi adalah lebih elektronegatif.

Logam biasa lebih bersedia untuk melepaskan elektron, manakala bukan logam biasa lebih bersedia untuk mengambilnya. Oleh itu, ikatan ionik paling kerap dibentuk oleh logam dan bukan logam. Secara berasingan, satu lagi jenis ikatan ionik harus disebut - molekul. Keanehannya ialah peranan ion bukanlah atom individu, tetapi keseluruhan molekul.

Gambar rajah ikatan ionik

Rajah secara skematik menunjukkan pembentukan natrium fluorida. Natrium mempunyai keelektronegatifan rendah dan hanya satu elektron dalam petala valensinya (VO). Fluorin mempunyai elektronegativiti yang jauh lebih tinggi dan hanya memerlukan satu elektron untuk mengisi BO. Elektron daripada natrium BO pergi ke fluorin BO, mengisi orbital, akibatnya kedua-dua atom memperoleh cas yang bertentangan dan tertarik antara satu sama lain.

Sifat ikatan ion

Ikatan ionik agak kuat - sangat sukar untuk memusnahkannya dengan bantuan tenaga haba, dan oleh itu bahan dengan ikatan ionik mempunyai takat lebur yang tinggi. Pada masa yang sama, jejari interaksi ion agak rendah, yang menentukan kerapuhan sambungan yang serupa. Ciri-cirinya yang paling penting ialah kekurangan arah dan ketepuan. Non-directionality berasal dari bentuk medan elektrik ion, iaitu sfera dan mampu berinteraksi dengan kation atau anion dalam semua arah. Dalam kes ini, medan kedua-dua ion tidak diberi pampasan sepenuhnya, akibatnya mereka terpaksa menarik ion tambahan kepada diri mereka sendiri, membentuk kristal - ini adalah fenomena yang dipanggil tak tepu. Dalam kristal ionik tidak ada molekul, dan kation dan anion individu dikelilingi oleh banyak ion tanda yang bertentangan, bilangan yang bergantung terutamanya pada kedudukan atom di angkasa.

Hablur garam meja (NaCl) adalah contoh tipikal ikatan ionik.

Ikatan ionik

(bahan dari tapak http://www.hemi.nsu.ru/ucheb138.htm telah digunakan)

Ikatan ionik berlaku melalui tarikan elektrostatik antara ion bercas bertentangan. Ion-ion ini terbentuk hasil daripada pemindahan elektron dari satu atom ke atom yang lain. Ikatan ionik terbentuk antara atom yang mempunyai perbezaan besar dalam keelektronegatifan (biasanya lebih besar daripada 1.7 pada skala Pauling), contohnya, antara logam alkali dan atom halogen.

Mari kita pertimbangkan kejadian ikatan ionik menggunakan contoh pembentukan NaCl.

Daripada formula elektronik atom

Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 dan

Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5

Dapat dilihat bahawa untuk melengkapkan tahap luar, lebih mudah bagi atom natrium untuk melepaskan satu elektron daripada memperoleh tujuh, dan untuk atom klorin lebih mudah untuk mendapatkan satu elektron daripada memperoleh tujuh. Dalam tindak balas kimia, atom natrium melepaskan satu elektron, dan atom klorin mengambilnya. Akibatnya, cangkang elektron atom natrium dan klorin diubah menjadi cangkang elektron gas mulia yang stabil (konfigurasi elektronik kation natrium

Na + 1s 2 2s 2 2p 6,

dan konfigurasi elektronik anion klorin ialah

Cl – - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6).

Interaksi elektrostatik ion membawa kepada pembentukan molekul NaCl.

Sifat ikatan kimia sering dicerminkan dalam keadaan pengagregatan dan sifat fizikal bahan. Sebatian ion seperti natrium klorida NaCl adalah keras dan refraktori kerana terdapat daya tarikan elektrostatik yang kuat antara cas ion “+” dan “–” mereka.

Ion klorin bercas negatif menarik bukan sahaja ion Na+ "nya", tetapi juga ion natrium lain di sekelilingnya. Ini membawa kepada fakta bahawa berhampiran mana-mana ion tidak ada satu ion dengan tanda yang bertentangan, tetapi beberapa.

Struktur hablur natrium klorida NaCl.

Malah, terdapat 6 ion natrium di sekeliling setiap ion klorin, dan 6 ion klorin di sekeliling setiap ion natrium. Pembungkusan ion yang teratur ini dipanggil kristal ionik. Jika atom klorin tunggal diasingkan dalam kristal, maka di antara atom natrium yang mengelilinginya tidak mungkin lagi untuk mencari atom yang bertindak balas dengan klorin.

Tertarik antara satu sama lain oleh daya elektrostatik, ion sangat enggan menukar lokasinya di bawah pengaruh daya luar atau peningkatan suhu. Tetapi jika natrium klorida dicairkan dan terus dipanaskan dalam vakum, ia tersejat, membentuk molekul NaCl diatomik. Ini menunjukkan bahawa daya ikatan kovalen tidak pernah dimatikan sepenuhnya.

Ciri asas ikatan ion dan sifat sebatian ionik

1. Ikatan ion ialah ikatan kimia yang kuat. Tenaga ikatan ini adalah pada urutan 300 – 700 kJ/mol.

2. Tidak seperti ikatan kovalen, ikatan ionik adalah bukan arah kerana ion boleh menarik ion tanda berlawanan kepada dirinya dalam sebarang arah.

3. Tidak seperti ikatan kovalen, ikatan ionik tidak tepu, kerana interaksi ion-ion tanda yang bertentangan tidak membawa kepada pampasan bersama yang lengkap bagi medan daya mereka.

4. Semasa pembentukan molekul dengan ikatan ionik, pemindahan lengkap elektron tidak berlaku, oleh itu, seratus peratus ikatan ionik tidak wujud dalam alam semula jadi. Dalam molekul NaCl, ikatan kimia hanya 80% ionik.

5. Sebatian dengan ikatan ion ialah pepejal kristal yang mempunyai takat lebur dan didih yang tinggi.

6. Kebanyakan sebatian ionik larut dalam air. Larutan dan leburan sebatian ionik mengalirkan arus elektrik.

Sambungan logam

Kristal logam berstruktur secara berbeza. Jika anda meneliti sekeping logam natrium, anda akan mendapati rupanya sangat berbeza daripada garam meja. Natrium adalah logam lembut, mudah dipotong dengan pisau, diratakan dengan tukul, ia boleh dengan mudah dicairkan dalam cawan pada lampu alkohol (takat lebur 97.8 o C). Dalam kristal natrium, setiap atom dikelilingi oleh lapan atom lain yang serupa.

Struktur kristal Na logam.

Rajah menunjukkan bahawa atom Na di tengah kubus itu mempunyai 8 jiran terdekat. Tetapi perkara yang sama boleh dikatakan tentang mana-mana atom lain dalam kristal, kerana mereka semua sama. Kristal terdiri daripada serpihan berulang "tak terhingga" yang ditunjukkan dalam rajah ini.

Atom logam pada tahap tenaga luar mengandungi sejumlah kecil elektron valens. Oleh kerana tenaga pengionan atom logam adalah rendah, elektron valens dikekalkan dengan lemah dalam atom ini. Akibatnya, ion bercas positif dan elektron bebas muncul dalam kekisi kristal logam. Dalam kes ini, kation logam terletak di nod kekisi kristal, dan elektron bergerak bebas dalam bidang pusat positif, membentuk apa yang dipanggil "gas elektron".

Kehadiran elektron bercas negatif antara dua kation menyebabkan setiap kation berinteraksi dengan elektron ini.

Oleh itu, Ikatan logam ialah ikatan antara ion positif dalam hablur logam yang berlaku melalui tarikan elektron yang bergerak bebas di seluruh hablur.

Oleh kerana elektron valens dalam logam diagihkan sama rata di seluruh kristal, ikatan logam, seperti ikatan ionik, adalah ikatan bukan arah. Tidak seperti ikatan kovalen, ikatan logam ialah ikatan tak tepu. Ikatan logam juga berbeza daripada ikatan kovalen dalam kekuatan. Tenaga ikatan logam adalah lebih kurang tiga hingga empat kali kurang daripada tenaga ikatan kovalen.

Oleh kerana pergerakan gas elektron yang tinggi, logam dicirikan oleh kekonduksian elektrik dan haba yang tinggi.

Kristal logam kelihatan agak mudah, tetapi sebenarnya struktur elektroniknya lebih kompleks daripada kristal garam ionik. Tidak ada elektron yang mencukupi dalam kulit elektron luar unsur logam untuk membentuk ikatan kovalen atau ion "oktet" penuh. Oleh itu, dalam keadaan gas, kebanyakan logam terdiri daripada molekul monoatomik (iaitu, atom individu tidak bersambung antara satu sama lain). Contoh biasa ialah wap merkuri. Oleh itu, ikatan logam antara atom logam berlaku hanya dalam keadaan cair dan pepejal pengagregatan.

Ikatan logam boleh diterangkan seperti berikut: beberapa atom logam dalam kristal yang terhasil menyerahkan elektron valens mereka ke ruang antara atom (untuk natrium ini adalah...3s1), bertukar menjadi ion. Oleh kerana semua atom logam dalam kristal adalah sama, masing-masing mempunyai peluang yang sama untuk kehilangan elektron valens.

Dengan kata lain, pemindahan elektron antara atom logam neutral dan terion berlaku tanpa penggunaan tenaga. Dalam kes ini, sesetengah elektron sentiasa berakhir di ruang antara atom dalam bentuk "gas elektron".

Elektron bebas ini, pertama, memegang atom logam pada jarak keseimbangan tertentu antara satu sama lain.

Kedua, mereka memberikan logam ciri "kilat logam" (elektron bebas boleh berinteraksi dengan kuanta cahaya).

Ketiga, elektron bebas menyediakan logam dengan kekonduksian elektrik yang baik. Kekonduksian haba logam yang tinggi juga dijelaskan oleh kehadiran elektron bebas dalam ruang interatomik - mereka dengan mudah "bertindak balas" kepada perubahan tenaga dan menyumbang kepada pemindahan pantasnya dalam kristal.

Model ringkas struktur elektronik hablur logam.

******** Menggunakan natrium logam sebagai contoh, mari kita pertimbangkan sifat ikatan logam dari sudut pandangan idea tentang orbital atom. Atom natrium, seperti banyak logam lain, mempunyai kekurangan elektron valensi, tetapi terdapat orbital valensi bebas. Satu-satunya elektron natrium 3s mampu bergerak ke mana-mana orbital jiran yang bebas dan dekat dalam tenaga. Apabila atom-atom dalam kristal semakin rapat, orbital luar atom-atom jiran bertindih, membenarkan elektron yang dilepaskan untuk bergerak bebas di seluruh kristal.

Walau bagaimanapun, "gas elektron" tidak seteratur seperti yang kelihatan. Elektron bebas dalam kristal logam berada dalam orbital bertindih dan sedikit sebanyak dikongsi, membentuk sesuatu seperti ikatan kovalen. Natrium, kalium, rubidium dan unsur-s logam lain hanya mempunyai sedikit elektron yang dikongsi, jadi kristalnya rapuh dan boleh melebur. Apabila bilangan elektron valens bertambah, kekuatan logam secara amnya meningkat.

Oleh itu, ikatan logam cenderung dibentuk oleh unsur-unsur yang atomnya mempunyai sedikit elektron valens dalam kulit terluarnya. Elektron valens ini, yang menjalankan ikatan logam, dikongsi begitu banyak sehingga ia boleh bergerak ke seluruh kristal logam dan memberikan kekonduksian elektrik yang tinggi bagi logam.

Hablur NaCl tidak mengalirkan elektrik kerana tiada elektron bebas dalam ruang antara ion. Semua elektron yang didermakan oleh atom natrium dipegang kuat oleh ion klorin. Ini adalah salah satu perbezaan ketara antara kristal ionik dan kristal logam.

Apa yang anda ketahui sekarang tentang ikatan logam membantu menjelaskan kebolehtempaan (kemuluran) yang tinggi bagi kebanyakan logam. Logam boleh diratakan menjadi kepingan nipis dan ditarik ke dalam dawai. Hakikatnya adalah bahawa lapisan individu atom dalam kristal logam boleh menggelongsor satu sama lain dengan agak mudah: "gas elektron" mudah alih sentiasa melembutkan pergerakan ion positif individu, melindungi mereka dari satu sama lain.

Sudah tentu, tiada perkara seperti ini boleh dilakukan dengan garam meja, walaupun garam juga merupakan bahan kristal. Dalam kristal ionik, elektron valens terikat rapat dengan nukleus atom. Peralihan satu lapisan ion relatif kepada yang lain mendekatkan ion dengan cas yang sama dan menyebabkan tolakan kuat di antara mereka, mengakibatkan pemusnahan kristal (NaCl ialah bahan yang rapuh).

Peralihan lapisan hablur ionik menyebabkan kemunculan daya tolakan yang besar antara ion seperti dan pemusnahan hablur.

Navigasi

• Menyelesaikan masalah gabungan berdasarkan ciri kuantitatif sesuatu bahan
• Penyelesaian masalah. Undang-undang ketekalan komposisi bahan. Pengiraan menggunakan konsep "jisim molar" dan "jumlah kimia" sesuatu bahan

Yayasan Wikimedia. 2010.

Lihat apakah "Ikatan kimia ionik" dalam kamus lain:

Ikatan antara atom dalam molekul atau mol. sambungan, yang timbul akibat sama ada pemindahan elena dari satu atom ke atom yang lain, atau perkongsian elena oleh sepasang (atau kumpulan) atom. Daya yang membawa kepada X. s. ialah Coulomb, bagaimanapun, X. s. terangkan dalam... Ensiklopedia fizikal

Ikatan KIMIA- interaksi atom, di mana elektron kepunyaan dua atom berbeza (kumpulan) menjadi biasa (disosialisasikan) untuk kedua-dua atom (kumpulan), menyebabkan gabungannya menjadi molekul dan kristal. Terdapat dua jenis utama X. s.: ionik... ... Ensiklopedia Politeknik Besar

IKATAN KIMIA, mekanisme di mana atom bergabung untuk membentuk molekul. Terdapat beberapa jenis ikatan sedemikian, berdasarkan sama ada pada tarikan cas bertentangan, atau pada pembentukan konfigurasi yang stabil melalui pertukaran elektron.... ... Kamus ensiklopedia saintifik dan teknikal

Ikatan kimia- Ikatan KIMIA, interaksi atom, menyebabkan gabungannya menjadi molekul dan kristal. Daya yang bertindak semasa pembentukan ikatan kimia terutamanya bersifat elektrik. Pembentukan ikatan kimia disertai dengan penstrukturan semula... ... Kamus Ensiklopedia Bergambar

- ... Wikipedia

Daya tarikan bersama atom, membawa kepada pembentukan molekul dan kristal. Adalah lazim untuk mengatakan bahawa dalam molekul atau dalam kristal terdapat struktur kimia antara atom jiran. Valensi atom (yang dibincangkan dengan lebih terperinci di bawah) menunjukkan bilangan ikatan... Ensiklopedia Soviet yang Hebat

ikatan kimia- tarikan bersama atom, membawa kepada pembentukan molekul dan kristal. Valensi bagi atom menunjukkan bilangan ikatan yang terbentuk oleh atom tertentu dengan ikatan jiran. Istilah "struktur kimia" diperkenalkan oleh Ahli Akademik A. M. Butlerov dalam... ... Kamus Ensiklopedia Metalurgi

Interaksi atom, menyebabkan gabungannya menjadi molekul dan kristal. Interaksi ini membawa kepada penurunan jumlah tenaga molekul atau kristal yang terhasil berbanding tenaga atom yang tidak berinteraksi dan berdasarkan... ... Kamus Besar Politeknik Ensiklopedia

Ikatan kovalen menggunakan contoh molekul metana: tahap tenaga luar yang lengkap hidrogen (H) mempunyai 2 elektron, dan karbon (C) mempunyai 8 elektron. Ikatan kovalen ialah ikatan yang terbentuk oleh awan elektron valens terarah. Berkecuali... ... Wikipedia

Ikatan kimia adalah fenomena interaksi atom yang disebabkan oleh pertindihan awan elektron zarah ikatan, yang disertai dengan penurunan jumlah tenaga sistem. Istilah "struktur kimia" pertama kali diperkenalkan oleh A. M. Butlerov pada tahun 1861... ... Wikipedia