Vlastnosti iónových väzieb, spôsob ich tvorby, klasifikácia a príklady

iónovú väzbu je to tam, kde nie je spravodlivé zdieľanie dvojice elektrónov medzi dvoma atómami. Keď sa to stane, jeden z druhov, najmenej elektronegatívny, získa pozitívny elektrický náboj, zatiaľ čo elektronegatívne druhy skončia s negatívnym elektrickým nábojom..

Ak A je druh elektropozitívne, a X elektronegatívum, potom keď sa medzi nimi vytvorí iónová väzba, transformujú sa do iónov A⁺ a X^-. ⁺ je to pozitívne nabitý druh, ktorý sa nazýva katión; a X^- je negatívne nabitý druh, anión.

Horný obrázok ukazuje všeobecnú iónovú väzbu pre ktorýkoľvek z dvoch druhov A a X. Modré zátvorky naznačujú, že medzi A a X nie je jasne kovalentná väzba; inými slovami, neexistuje prítomnosť A-X.

Všimnite si, že A⁺ chýba valenčné elektróny, zatiaľ čo X^- je obklopený ôsmimi elektrónmi, to znamená, že je v súlade s pravidlom oktetu podľa teórie valenčných väzieb (TEV) a je tiež izoelektronický k ušľachtilému plynu jeho zodpovedajúceho obdobia (He, Ne, Ar, atď.).

Z ôsmich elektrónov sú dve zelené. Na aký účel sa odlišuje od ostatných modrých bodiek? Ak chcete zdôrazniť, že zelený pár je vlastne elektrónmi, ktoré by mali byť zdieľané v väzbe A-X, ak by boli prirodzene kovalentné. Fakt, ktorý sa nestane v iónovom prepojení.

A a X pôsobia prostredníctvom elektrostatických príťažlivých síl (Coulombov zákon). To odlišuje iónové zlúčeniny od kovalentných v mnohých ich fyzikálnych vlastnostiach, ako je teplota topenia a varu.

index

• 1 Charakteristiky iónovej väzby
• 2 Ako sa vytvára?
  • 2.1 Alkalické a halogénové kovy
  • 2.2 Alkalické a kalkogénne kovy
  • 2.3 Kovy alkalických zemín s halogénmi a chalkogénmi
• 3 Klasifikácia
• 4 Správanie sa elektrónov v iónovej väzbe
• 5 Príklady iónových väzieb
• 6 Referencie

Charakteristiky iónovej väzby

-Iónové väzby nie sú smerové, to znamená, že vyvíjajú trojrozmernú silu schopnú vytvoriť kryštalické usporiadanie, ako je chlorid draselný pozorovaný na obrázku vyššie..

-Chemické vzorce, ktoré obsahujú iónové zlúčeniny, označujú podiel iónov a nie ich väzby. KCl teda znamená, že existuje K katión⁺ pre každý anión Cl^-.

-Iónové väzby, pretože majú trojdimenzionálny vplyv na svoje ióny, vytvárajú kryštálové štruktúry, ktoré vyžadujú veľa tepla na roztavenie. Inými slovami, vykazujú vysoké teploty topenia a varu na rozdiel od tuhých látok, kde prevládajú kovalentné väzby.

-Väčšina zlúčenín, ktoré interagujú iónovými väzbami, je rozpustná vo vode alebo v polárnych rozpúšťadlách. Je to preto, že molekuly rozpúšťadla môžu účinne obklopovať ióny, čo im bráni v opätovnom stretnutí za vzniku počiatočného kryštalického usporiadania.

-Iónová väzba vzniká medzi atómami s veľkou medzerou medzi ich elektronegativitami: kovom a nekovom. Napríklad K je alkalický kov, zatiaľ čo Cl je halogénový nekovový prvok.

Ako sa tvorí?

Na obrázku vyššie A predstavuje kov a X nekovový atóm. Aby sa iónová väzba vyskytla, rozdiel elektronegativít medzi A a X musí byť taký, aby zdieľanie elektrónového páru väzby bolo nulové. To znamená, že X bude udržiavať elektrónový pár.

Odkiaľ pochádza elektronický pár? V podstate z kovových druhov. Týmto spôsobom je jedným z dvoch zelených bodov elektrón prenášaný z kovu A na nekovový X a tento posledný prispel ďalším elektrónom na dokončenie páru..

Ak áno, ku ktorým skupinám v periodickej tabuľke patrí A alebo X? Pretože A musela preniesť jeden elektrón, je veľmi pravdepodobné, že ide o kov skupiny IA: alkalické kovy (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).

Zatiaľ čo X, ako sa dostalo do valenčného oktetu pridaním elektrónu, je to halogén, prvok skupiny VIIA.

Alkalické kovy a halogény

Alkalické kovy majú ns valenčnú konfiguráciu¹. Tým, že stratí tento jeden elektrón a stane sa monatomickými iónmi M⁺ (Li⁺, na⁺, K⁺, rb⁺, sk⁺, fr⁺) sa stáva izoelektronickým na ušľachtilý plyn, ktorý im predchádza.

Halogény majú na druhej strane ns valenčnú konfiguráciu²np⁵. Aby boli izoelektronické k ušľachtilému plynu, ktorý prichádza, musia získať ďalší elektrón, ktorý má konfiguráciu ns²np⁶, ktorý celkovo predstavuje osem elektrónov.

Alkalické kovy, ako aj halogény profitujú z tvorby iónovej väzby z tohto dôvodu, nehovoriac o energetickej stabilite, ktorú poskytuje kryštalické usporiadanie..

Preto iónové zlúčeniny tvorené alkalickým kovom a halogénom majú vždy chemický vzorec typu MX.

Alkalické a kalkogénne kovy

Chalkogény alebo prvky skupiny VIA (O, S, Se, Te, Po) majú na rozdiel od halogénov konfiguráciu valencie ns²np⁴. Preto vyžaduje dva ďalšie elektróny namiesto jedného, ​​aby boli v súlade s valenčným oktetom. Aby sa to dosiahlo pomocou alkalických kovov, musia dostať elektrón z dvoch.

Prečo? Pretože napríklad sodík môže poskytovať jeden elektrón, Na '. Ak sú však dva sodík, Na ∙ a Na ∙, O môže dostať svoje elektróny, aby sa stal aniónom O^2-.

Lewisova štruktúra pre výslednú zlúčeninu by bola Na⁺ O^2- na⁺. Všimnite si, že pre každý kyslík existujú dve sodíkové ióny, a preto vzorec je Na₂O.

Rovnaké vysvetlenie možno použiť aj pre ostatné kovy a pre ostatné chalkogény.

Vynára sa však otázka: bude kombinácia všetkých týchto prvkov tvoriť iónovú zlúčeninu? Budú vo všetkých z nich iónové väzby? Na tento účel by bolo potrebné porovnať elektronegativnosti tak kovu M, ako aj chalkogénov. Ak sú veľmi odlišné, potom budú existovať iónové väzby.

Kovy alkalických zemín s halogénmi a chalkogénmi

Kovy alkalických zemín (Mr. Becamgbara) majú valenčnú konfiguráciu ns². Tým, že strácajú len dva elektróny, stávajú sa iónmi M²⁺ (Be²⁺, mg²⁺, Ca²⁺, staršie²⁺, ba²⁺, ra²⁺). Druhy, ktoré akceptujú ich elektróny, však môžu byť aj halogény alebo chalkogény.

V prípade halogénov sú dve z nich potrebné na vytvorenie zlúčeniny, pretože jednotlivo môžu prijímať iba jeden elektrón. Zlúčenina by teda bola: X^- M²⁺ X^-. X môže byť ktorýkoľvek z halogénov.

A nakoniec, pre prípad calcogens, ktorý je schopný prijať dva elektróny, by jeden z nich stačil na vytvorenie iónovej väzby: M²⁺O^2-.

klasifikácia

Neexistuje žiadna klasifikácia iónovej väzby. Toto sa však môže líšiť v závislosti od kovalentného charakteru. Nie všetky väzby sú stoprocentne iónové, ale vykazujú, hoci veľmi mierne, kovalentný charakter produktu neoznačeného rozdielu elektronegativity.

Toto je viditeľné predovšetkým s veľmi malými iónmi as vysokými nábojmi, ako je Be²⁺. Jeho vysoká hustota náboja deformuje elektronický oblak X (F, Cl, atď.) Takým spôsobom, že ho núti tvoriť väzbu s vysokým kovalentným charakterom (čo je známe ako polarizácia).

Takže, BeCl₂ hoci sa zdá, že je iónová, je to vlastne kovalentná zlúčenina.

Iónové zlúčeniny sa však môžu klasifikovať podľa ich iónov. Ak sa jedná o jednoduché elektricky nabité atómy, hovoríme o monatomických iónoch; keďže ak ide o molekulu nosiča náboja, či už pozitívneho alebo negatívneho, hovoríme o polyatomickom ióne (NH₄⁺, NO₃^-, SW₄^2-, atď.).

Správanie elektrónov v iónovej väzbe

Elektrony v iónovej väzbe zostávajú v blízkosti jadra najviac elektronegatívneho atómu. Pretože tento pár elektrónov nemôže uniknúť z X^- spojiť kovalentne s A⁺, do hry vstupujú elektrostatické interakcie.

Katióny A⁺ odpudzovať ostatných A⁺, a tiež sa to deje s aniónmi X^- s ostatnými. Ióny sa snažia vyrovnať odpudivosť na minimálnu hodnotu tak, že príťažlivé sily prevládajú nad odpudivými silami; a keď sa to podarí dosiahnuť, vzniká kryštalické usporiadanie, ktoré charakterizuje obe iónové zlúčeniny.

Teoreticky sú elektróny uzavreté v aniónoch a pretože anióny zostávajú pevné v kryštálovej mriežke, vodivosť solí v tuhej fáze je veľmi nízka..

Zvyšuje sa však, keď sa topia, pretože ióny môžu voľne migrovať, ako aj elektróny, ktoré môžu priťahovať pozitívne náboje.

Príklady iónových väzieb

Jednou z metód identifikácie iónových zlúčenín je pozorovanie prítomnosti kovu a nekovového ani polyatomového aniónu. Potom vypočítajte s každou z elektronegatívností škály týchto hodnôt pre A a X. Ak je tento rozdiel väčší ako 1,7, potom je to zlúčenina s iónovými väzbami..

Príkladmi sú:

KBr: bromid draselný

BeF₂: fluorid berylnatý

na₂O: oxid sodný

Li₂O: oxid lítny

K₂O: oxid draselný

MgO: oxid horečnatý

CaF₂: fluorid vápenatý

na₂S: sulfid sodný

NaI: jodid sodný

CsF: fluorid cézny

Môžu byť prítomné iónové zlúčeniny s polyatomickými iónmi:

Cu (NO₃)₂: dusičnan meďnatý (II)

NH₄Cl: chlorid amónny

CH₃COONa: octan sodný

staršie₃(PO₄)₂: fosfát stroncia

CH₃COONH₄octan amónny

LiOH: hydroxid lítny

KMnO₄: manganistan draselný

referencie

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Learning, s. 251-258.
2. Chémia LibreTexts. Iónové a kovalentné väzby. Prevzaté z: chem.libretexts.org
3. Chémia 301. (2014). Iónová väzba. Prevzaté z: ch301.cm.utexas.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (16. augusta 2017. Príklady iónových dlhopisov a zlúčenín.) Prevzaté z: thoughtco.com
5. TutorVista. (2018). Iónová väzba. Prevzaté z: chemistry.tutorvista.com
6. Chris P. Schaller, Ph.D. IM7. Ktoré väzby sú iónové a ktoré sú kovalentné? Prevzaté z: workers.csbsju.edu