Wiązanie jonowe: przykłady związków

W wyniku wzajemnego przyciągania elektrostatycznego między cząsteczkami i atomami pierwiastków chemicznych może wystąpić wiązanie jonowe. Przykłady takich związków można zaobserwować w różnych reakcjach baterii galwanicznych, nawet prostych sól ma związek tego typu. O tym, co jest wiązanie jonowe Czym różni się od kowalencyjnego, opisanego w tym artykule.

Jony proste i złożone

Oba pojedyncze atomy i ich różne związki biorą udział w wiązaniu jonowym. Wszyscy uczestnicy takiego połączenia mają ładunek elektryczny i trzymane razem dzięki siłom elektrostatycznym. Istnieją proste jony, takie jak Na ⁺ , K ⁺ , które są kationami; F ^- , Cl ^- - związane z anionami. Ponadto istnieją złożone jony składające się z dwóch lub więcej atomów. Przykładami jonowego wiązania chemicznego opartego na jonach kompleksowych są aniony OH, NO ₃ ^- , kation NH ₄ ⁺ . Jony proste o ładunku dodatnim powstają z atomów o niskim potencjale jonizacji - zwykle są to metale z głównych podgrup grup I - II. Jony proste z ładunkiem ujemnym są w większości przypadków typowymi niemetalami.

Wiązanie kowalencyjne i jonowe

Przykłady systemów utworzonych z dwóch cząstek o przeciwnych ładunkach elektrycznych pokazują, że w takim przypadku zawsze występuje pole elektryczne. Oznacza to, że jony aktywne elektrycznie mogą również przyciągać inne jony w różnych kierunkach. Ze względu na siły przyciągania elektrycznego i istnieje wiązanie jonowe. Przykłady takich związków wykazują dwie zasadnicze różnice między wiązaniami jonowymi i kowalencyjnymi.

1. Pole elektryczne jonu zmniejsza się z odległością w dowolnym kierunku. Dlatego stopień interakcji między jonami nie zależy od tego, jak te jony znajdują się w przestrzeni. Z tych obserwacji można wywnioskować, że wiązanie jonowe jest skalarne, to znaczy, że nie ma ukierunkowania.
2. Dwa jony o różnych ładunkach przyciągają nie tylko siebie nawzajem, ale także sąsiednie naładowane jony - inna liczba naładowanych cząstek o przeciwnym znaku może łączyć się z pewnym jonem. Jest to kolejna różnica między wiązaniami kowalencyjnymi i jonowymi: ta ostatnia nie ma nasycalności. Liczba przyłączonych jonów jest określona przez wymiary liniowe naładowanych cząstek, a także zasadę, że siły przyciągania jonów o przeciwnych ładunkach powinny przeważać nad siłami odpychania, które działają między cząstkami o równej ładowności.

Stowarzyszenia

Ponieważ saturacja i kierunkowość jonów są nieobecne, mają tendencję do łączenia się ze sobą w różnych kombinacjach. Naukowcy nieruchomości nazwali to stowarzyszeniem. W wysokich temperaturach związek jest niewielki: energia kinetyczna cząsteczki i jony są dość wysokie, a w stanie gazowym substancje z jonowym typem wiązania występują w postaci pojedynczych cząsteczek. Jednak średnie i niskie temperatury umożliwiają tworzenie różnych związków strukturalnych, których tworzenie jest odpowiedzialne za jonowy typ wiązania. Przykłady struktury substancji w stanie ciekłym i stałym przedstawiono na rysunkach.

Jak widać, tworzy się wiązanie jonowe sieć krystaliczna w którym każdy element jest otoczony przez jony o przeciwnym znaku ładunku. Co więcej, taka substancja ma te same cechy charakterystyczne w różnych kierunkach.

Polaryzacja

Jak wiecie, kiedy elektron jest przyłączony do niemetalicznego atomu, uwalniana jest pewna ilość energii. Jednakże przyłączenie drugiego elektronu wymaga już energii, a zatem tworzenie się prostych, wielokrotnie naładowanych anionów staje się energetycznie nieopłacalne. Jednak elementy takie jak SO4 ^2- , CO3 ^2- pokazują, że złożone, wielokrotnie naładowane jony ujemne mogą być energetycznie stabilne, ponieważ elektrony w związku są rozmieszczone w taki sposób, że ładunek każdego atomu jest nie większy niż ładunek samego elektronu. Takie zasady są narzucone przez standardowe wiązanie jonowe.

Przykłady typowych pierwiastków występujących na każdym etapie (NaCl, CsF) nie wykazują pełnego rozdzielenia ładunków dodatnich i ujemnych. Na przykład w krysztale soli skuteczny ładunek ujemny będzie wynosił tylko około 93% całkowitego ładunku elektronu. Ten efekt obserwuje się w innych związkach. Ta niepełna separacja ładunku nazywana jest polaryzacją.

Przyczyny polaryzacji

Przyczyną polaryzacji jest zawsze pole elektryczne. Zewnętrzna warstwa elektronów doświadcza największego przemieszczenia podczas polaryzacji. Należy jednak zauważyć, że różne jony mają różną polaryzowalność: im słabsze jest sprzężenie elektronu zewnętrznego z jądrem, tym łatwiej polaryzuje się cały jon i tym bardziej zdeformowana chmura elektronowa.

Polaryzacja jonów ma znany wpływ na związki, które tworzą wiązanie jonowe. Przykłady reakcji chemicznych pokazują, że H ⁺ jonu wodorowego ma największy efekt polaryzacyjny, ponieważ ma najmniejszy rozmiar i całkowity brak chmury elektronowej.