Iooniliste sidemete omadused, selle moodustamine, klassifikatsioon ja näited

The ioonne side on see, kus kahe aatomi vahel pole elektronide paari õiglane jagamine. Kui see juhtub, omandab üks liik, kõige vähem elektronegatiivne, positiivse elektrilaengu, samas kui rohkem elektronegatiivseid liike jõuab negatiivse elektrilaenguga..

Kui A on liik elektropositiivne, ja X elektronegatiivne, siis kui nende vahel moodustub ioonne side, transformeeritakse need ioonideks A⁺ ja X^-. A⁺ see on positiivselt laetud liik, mida nimetatakse katiooniks; ja X^- on negatiivselt laetud liik, anioon.

Ülemine pilt näitab üldist ioonsidet mis tahes kahe liigi A ja X jaoks. Sinised sulgud näitavad, et A ja X vahel puudub selge kovalentne side; teisisõnu, puudub A-X kohalolek.

Pange tähele, et A⁺ puudub valentselektronid, samas kui X^- seda ümbritseb kaheksa elektroni, see tähendab, et see vastab valtide sidumise teooria (TEV) kohaselt okteti reeglitele ja on ka selle perioodi (He, Ne, Ar jne) väärisgaasile isoelektrooniline.

Kaheksast elektronist on kaks neist rohelised. Millisel eesmärgil erineb see ülejäänud sinistest punktidest? Rõhutamaks, et roheline paar on tegelikult elektronid, mis peaksid jagama A-X sidemel, kui see on looduses kovalentne. Fakt, mis ioonse lingi puhul ei juhtu.

A ja X toimivad läbi elektrostaatiliste tõmbejõudude (Coulombi seadus). See eristab ioonseid ühendeid kovalentsetest ainetest paljudes nende füüsikalistes omadustes, näiteks sulamis- ja keemistemperatuuril.

Indeks

• 1 Ioonse sideme karakteristikud
• 2 Kuidas see moodustub?
  • 2.1 Leelis- ja halogeenmetallid
  • 2.2 Leeliselised ja kaltsineerivad metallid
  • 2.3 Leelismuldmetallid halogeenide ja kalkogeenidega
• 3 Klassifikatsioon
• 4 Elektronide käitumine ioonsidemes
• 5 Ioonsidemete näited
• 6 Viited

Ioonse sideme karakteristikud

-Ioonsed sidemed ei ole suunalised, see tähendab, et nad avaldavad kolmemõõtmelist jõudu, mis on võimeline tekitama kristallilise paigutuse, nagu ülaloleval pildil täheldatud kaaliumkloriid..

-Ioonseid ühendeid sisaldavad keemilised valemid tähistavad ioonide osakaalu, mitte nende sidemeid. Niisiis tähendab KCl, et on olemas Kation⁺ iga Cl aniooni jaoks^-.

-Ioonilised sidemed, kuna neil on kolmemõõtmeline mõju nende ioonidele, tekitavad kristallstruktuure, mis vajavad sulamiseks palju soojusenergiat. Teisisõnu, neil on kõrge sulamis- ja keemispunkt, erinevalt tahketest ainetest, kus domineerivad kovalentsed sidemed.

-Enamik ioonsidemetega interakteeruvaid ühendeid lahustuvad vees või polaarsetes lahustites. Seda seetõttu, et lahustimolekulid võivad ioone tõhusalt ümbritseda, takistades neil uuesti kokku puutuda, et moodustada esialgne kristalne paigutus.

-Ioonne side pärineb aatomite vahel, millel on suur erinevus nende elektronegatiivsuse vahel: metall ja mittemetall. Näiteks K on leelismetall, samas kui Cl on halogeen, mitte-metalliline element.

Kuidas see moodustub?

Ülaltoodud pildil tähistab A metalli ja X mittemetalset aatomit. Ioonse sideme tekkimiseks peab elektronegatiivsuse erinevus A ja X vahel olema selline, et sideme elektronpaaride jagamine on null. See tähendab, et X hoiab elektronpaari.

Aga kust saab elektrooniline paar? Põhimõtteliselt on metalliliigid. Sellisel viisil on üks kahest rohelise värvi punktist elektron, mis on üle viidud metallist A mittemetallist X-le ja viimane andis täiendava elektroni paari lõpuleviimiseks.

Kui jah, siis millisesse perioodilisse tabelisse kuuluvad rühmad A või X kuuluvad? Kuna A pidi üle kandma ühe elektroni, on väga tõenäoline, et tegemist on rühma IA metalliga: leelismetallidega (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)..

Kui X jõudis elektroni lisamisega valentsoktetti, on see VIIA rühma halogeen.

Leelismetallid ja halogeenid

Leelismetallide konfiguratsioon on ns valents¹. Kaotades selle ühe elektroni ja muutudes monatoomilisteks ioonideks M⁺ (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺, Fr⁺) muutub nende eelne väärisgaasi isoelektrooniliseks.

Teisest küljest on halogeenidel ns valentsikonfiguratsioon²np⁵. Selleks, et olla isoelektrooniline, tuleb nad omandada täiendava elektroni ns konfiguratsiooniks²np⁶, mis on kokku kaheksa elektroni.

Nii leelismetallid kui ka halogeenid saavad sellest tulenevalt kasu ioonse sideme moodustumisest, rääkimata kristalse paigutusega saadavast energilisest stabiilsusest..

Seetõttu on leelismetalli ja halogeeni moodustatud ioonühenditel alati MX-tüüpi keemiline valem.

Leeliselised ja kaltsineerivad metallid

Kalkogeenidel või VIA rühma elementidel (O, S, Se, Te, Po) on erinevalt halogeenidest valentsuse ns konfiguratsioon.²np⁴. Seetõttu vajab valentsi oktet järgimiseks kaks täiendavat elektroni. Selle saavutamiseks leelismetallide abil peavad nad saama neist kahe elektroni.

Miks? Kuna näiteks naatrium võib saada ühe elektroni, Na ∙. Aga kui on kaks naatriumi, Na ∙ ja Na ∙, võib O saada oma elektronid, et saada aniooniks O^2-.

Saadud ühendi Lewise struktuur oleks Na⁺ O^2- Na⁺. Pange tähele, et iga hapniku puhul on kaks naatriumiooni ja seetõttu on valem Na₂O.

Sama selgitust võib kasutada ka teiste metallide ja ka teiste kalkogeenide puhul.

Kuid tekib küsimus: kas kõigi nende elementide kombinatsioon pärineb ioonilisest ühendist? Kas kõigis neist on ioonseid sidemeid? Selleks oleks vaja võrrelda nii metalli M kui ka kalkogeenide elektronegatsioone. Kui nad on väga erinevad, siis tekib ioonseid sidemeid.

Leelismuldmetallid halogeenide ja kalkogeenidega

Leelismuldmetallidel (hr Becamgbara) on valentsikonfiguratsioon ns². Kaotades oma kaks elektroni, muutuvad nad M-ioonideks²⁺ (Ole²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ra²⁺). Kuid nende elektronide aktsepteerivad liigid võivad olla halogeenid või halogeenid.

Halogeenide puhul on kaks neist vajalikud ühendi moodustamiseks, kuna individuaalselt saavad nad ainult ühe elektroni vastu võtta. Seega oleks ühend: X^- M²⁺ X^-. X võib olla ükskõik milline halogeen.

Ja lõpuks, kalkogeenide puhul, mis suudaks vastu võtta kaks elektroni, piisab ühest neist ioonse sideme moodustamiseks: M²⁺O^2-.

Klassifikatsioon

Ioonset sidet ei klassifitseerita. Kuid see võib varieeruda sõltuvalt kovalentsest iseloomust. Mitte kõik võlakirjad ei ole sada protsenti ioonsed, kuid neil on, kuigi väga vähe, kovalentne märgistamata elektregatentsuse erinevus..

See on eriti märgatav väga väikeste ioonide ja suure maksuga, nagu Be²⁺. Selle kõrge laengutihedus deformeerib X (F, Cl jne) elektroonilise pilve nii, et see sunnib seda moodustama suure kovalentse iseloomuga sideme (mida tuntakse nimega polarisatsioon).

Niisiis, BeCl₂ kuigi see tundub olevat ioonne, on see tegelikult kovalentne ühend.

Siiski võib ioonseid ühendeid klassifitseerida nende ioonide järgi. Kui need koosnevad lihtsatest elektriliselt laetud aatomitest, räägime monatoomilistest ioonidest; arvestades, et kui tegemist on positiivse või negatiivse laenguga kandjamolekuliga, siis räägime polümatomilisest ioonist (NH₄⁺, EI₃^-, SO₄^2-, jne).

Elektronide käitumine ioonse sideme juures

Ioonse sideme elektronid jäävad kõige elektronegatiivse aatomi tuuma lähedusse. Kuna see elektronide paar ei pääse X-st^- siduda kovalentselt A-ga⁺, mängitakse elektrostaatilisi koostoimeid.

Katioonid A⁺ tõrjuma teised A⁺, ja see juhtub ka X anioonidega^- teistega. Ioonid püüavad tõrjuda taset minimaalsele väärtusele sellisel viisil, et atraktiivsed jõud on ülekaalukate jõudude kohal; ja kui nad suudavad seda saavutada, tekib mõlemale ioonilisele ühendile iseloomulik kristalne paigutus.

Teoreetiliselt piirduvad elektronid anioonides ja kuna anioonid jäävad kristallvõres fikseerituks, on soolade juhtivus tahkes faasis väga madal.

Kuid see suureneb, kui nad sulavad, sest ioonid võivad vabalt liikuda, samuti elektronid, mis võivad voolata positiivsete laengute poolt..

Ioonsidemete näited

Üks meetod ioonsete ühendite identifitseerimiseks on jälgida metalli ja mitte-metallilise või polüatomaalse aniooni olemasolu. Seejärel arvutatakse mis tahes elektronegatiivsusega nende väärtuste vahe A ja X puhul. Kui see erinevus on suurem kui 1,7, siis on see ühend koos ioonsidemetega..

Nende näited on järgmised:

KBr: kaaliumbromiid

BeF₂: berülliumfluoriid

Na₂O: naatriumoksiid

Li₂O: liitiumoksiid

K₂O: kaaliumoksiid

MgO: magneesiumoksiid

CaF₂: kaltsiumfluoriid

Na₂S: naatriumsulfid

NaI: naatriumjodiid

CsF: tseesiumfluoriid

Samuti võivad esineda polüaamiliste ioonidega ioonsed ühendid:

Cu (NO₃)₂: vasknitraat (II)

NH₄Cl: ammooniumkloriid

CH₃COONa: naatriumatsetaat

Sr₃(PO₄)₂: strontsiumfosfaat

CH₃COONH₄: ammooniumatsetaat

LiOH: liitiumhüdroksiid

KMnO₄: kaaliumpermanganaat

Viited

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Keemia (8. väljaanne). CENGAGE Learning, lk 251-258.
2. Keemia LibreTexts. Ioonsed ja kovalentsed sidemed. Vastu võetud: chem.libretexts.org
3. Chemistry 301. (2014). Ionic Bonding. Võetud: ch301.cm.utexas.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (16. august 2017. Näited ioonilistest võlakirjadest ja ühenditest)
5. TutorVista. (2018). Ionic Bonding. Välja võetud: chemistry.tutorvista.com
6. Chris P. Schaller, Ph.D. IM7. Millised sidemed on ioonsed ja kovalentsed? Välja võetud: workers.csbsju.edu