Характеристика ионной связи, как она формируется, классификация и примеры

ионная связь это то, где нет справедливого разделения пары электронов между двумя атомами. Когда это происходит, один из видов, наименее электроотрицательный, приобретает положительный электрический заряд, в то время как более электроотрицательный вид заканчивается отрицательным электрическим зарядом..

Если А это вид электроположительный, и Х - электроотрицательный, тогда, когда между ними образуется ионная связь, они превращаются в ионы А⁺ и Х^-. ⁺ это положительно заряженный вид, который называется катионом; и Х^- является отрицательно заряженным видом, анион.

Верхнее изображение показывает общую ионную связь для любых двух видов A и X. Синие скобки указывают на то, что между A и X нет явно ковалентной связи; другими словами, нет присутствия A-X.

Обратите внимание, что⁺ не хватает валентных электронов, в то время как Х^- он окружен восемью электронами, то есть соответствует правилу октета в соответствии с теорией валентной связи (TEV), а также изоэлектронен благородному газу соответствующего периода (He, Ne, Ar и т. д.).

Из восьми электронов два из них зеленые. Для чего он отличается от остальных синих точек? Подчеркнуть, что зеленая пара - это на самом деле электроны, которые должны делиться в связи A-X, если бы они были ковалентными по своей природе. Факт, который не происходит в ионной связи.

А и Х взаимодействуют через электростатические силы притяжения (закон Кулона). Это отличает ионные соединения от ковалентных по многим физическим свойствам, таким как температура плавления и кипения..

индекс

• 1 Характеристики ионной связи
• 2 Как это формируется?
  • 2.1 Щелочные и галогеновые металлы
  • 2.2 Щелочные и кальциевые металлы
  • 2.3 Щелочноземельные металлы с галогенами и халькогенами
• 3 Классификация
• 4 Поведение электронов в ионной связи
• 5 Примеры ионных связей
• 6 Ссылки

Характеристики ионной связи

-Ионные связи не являются направленными, то есть они оказывают трехмерную силу, способную создать кристаллическую структуру, такую ​​как хлорид калия, наблюдаемый на изображении выше..

-Химические формулы, которые включают ионные соединения, обозначают долю ионов, а не их связи. Итак, KCl означает, что есть катион K⁺ для каждого аниона Cl^-.

-Ионные связи, поскольку они оказывают трехмерное влияние на свои ионы, генерируют кристаллические структуры, которые требуют большого количества тепловой энергии для расплавления. Другими словами, они демонстрируют высокие температуры плавления и кипения в отличие от твердых веществ, где преобладают ковалентные связи..

-Большинство соединений, которые взаимодействуют посредством ионных связей, растворимы в воде или в полярных растворителях. Это связано с тем, что молекулы растворителя могут эффективно окружать ионы, предотвращая их повторную встречу с образованием первоначальной кристаллической структуры..

-Ионная связь возникает между атомами с большим промежутком между их электроотрицательностью: металл и неметалл. Например, K представляет собой щелочной металл, а Cl представляет собой галогеновый неметаллический элемент.

Как это формируется?

На изображении выше, А представляет собой металл, а Х представляет собой неметаллический атом. Для того чтобы произошла ионная связь, разность электроотрицательностей между А и Х должна быть такой, чтобы совместное использование электронной пары связи было равно нулю. Это означает, что X сохранит электронную пару.

Но откуда взялась электронная пара? По сути, из металлических видов. Таким образом, одна из двух точек зеленого цвета - это электрон, перенесенный из металла А в неметаллический Х, и этот последний внес дополнительный электрон для завершения пары..

Если да, то к каким группам в периодической таблице относятся A или X? Поскольку А должен был переносить один электрон, весьма вероятно, что это металл группы IA: щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).

Хотя Х, поскольку он достигал валентного октета путем добавления электрона, является галогеном, элементом группы VIIA.

Щелочные металлы и галогены

Щелочные металлы имеют нс валентную конфигурацию¹. Потеряв этот единственный электрон и превратившись в одноатомные ионы М⁺ (Li⁺, не доступно⁺, К⁺, Rb⁺, Cs⁺, Fr⁺) становится изоэлектронным по отношению к предшествующему им благородному газу.

Галогены, с другой стороны, имеют конфигурацию ns валентности²н.п.⁵. Чтобы быть изоэлектронным поступающему благородному газу, они должны приобрести дополнительный электрон, чтобы иметь конфигурацию ns²н.п.⁶, что составляет восемь электронов.

И щелочные металлы, и галогены выигрывают от образования ионной связи по этой причине, не говоря уже об энергетической стабильности, обеспечиваемой кристаллическим устройством.

Следовательно, ионные соединения, образованные щелочным металлом и галогеном, всегда имеют химическую формулу типа MX.

Щелочные и кальциевые металлы

Халькогены или элементы группы VIA (O, S, Se, Te, Po), в отличие от галогенов, имеют конфигурацию валентности ns.²н.п.⁴. Следовательно, для соответствия валентному октету требуется два дополнительных электрона вместо одного. Чтобы достичь этого с помощью щелочных металлов, они должны получить электрон от двух из них.

Почему? Потому что, например, натрий может дать один электрон, Na ∙. Но если есть два натрия, Na ∙ и Na ∙, O может получить свои электроны, чтобы стать анионом O^2-.

Структура Льюиса для получающегося соединения будет Na⁺ О^2- не доступно⁺. Обратите внимание, что для каждого кислорода есть два иона натрия, и поэтому формула Na₂О.

Такое же объяснение может быть использовано для других металлов, а также для других халькогенов..

Однако возникает вопрос: образует ли комбинация всех этих элементов ионное соединение? Будут ли во всех них ионные связи? Для этого необходимо сравнить электроотрицательность как металла М, так и халькогенов. Если они очень разные, то будут ионные связи.

Щелочноземельные металлы с галогенами и халькогенами

Щелочноземельные металлы (г-н Бекамбара) имеют валентную конфигурацию нс². Потеряв только два электрона, они становятся ионами М²⁺ (Be²⁺, мг²⁺, Калифорния²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ra²⁺). Однако виды, которые принимают свои электроны, вполне могут быть галогенами или халькогенами..

В случае галогенов, два из них необходимы для образования соединения, так как по отдельности они могут принять только один электрон. Таким образом, соединение будет: X^- M²⁺ X^-. Х может быть любым из галогенов.

И, наконец, для случая, когда калькогены способны принимать два электрона, одного из них будет достаточно для образования ионной связи: M²⁺О^2-.

классификация

Там нет классификации ионной связи. Однако это может варьироваться в зависимости от ковалентного характера. Не все связи являются стопроцентными ионными, но они демонстрируют, хотя и очень незначительно, ковалентный характер продукта без маркировки разницы в электроотрицательности.

Это заметно прежде всего с очень маленькими ионами и с высокими зарядами, такими как Be²⁺. Его высокая плотность заряда деформирует электронное облако X (F, Cl и т. Д.) Таким образом, что заставляет его образовывать связь с высоким ковалентным характером (так называемый поляризация).

Итак, BeCl₂ хотя он кажется ионным, на самом деле это ковалентное соединение.

Тем не менее, ионные соединения могут быть классифицированы в соответствии с их ионами. Если они состоят из простых электрически заряженных атомов, мы говорим об одноатомных ионах; тогда как если это молекула-носитель заряда, будь то положительный или отрицательный, мы говорим о многоатомном ионе (NH₄⁺, НЕТ₃^-, SW₄^2-, и т.д.).

Поведение электронов в ионной связи

Электроны в ионной связи остаются вблизи ядра наиболее электроотрицательного атома. Так как эта пара электронов не может вырваться из X^- ковалентно связать с⁺, электростатические взаимодействия вступают в игру.

Катионы А⁺ отталкивать других⁺, и это также происходит с анионами Х^- с остальными. Ионы стремятся выровнять отталкивания до минимального значения таким образом, чтобы силы притяжения преобладали над силами отталкивания; и когда им удается достичь этого, возникает кристаллическое расположение, которое характеризует оба ионных соединения.

Теоретически, электроны заключены внутри анионов, и, поскольку анионы остаются фиксированными в кристаллической решетке, проводимость солей в твердой фазе очень мала.

Тем не менее, он увеличивается, когда они тают, так как ионы могут мигрировать свободно, а также электроны, которые могут течь, привлеченные положительными зарядами.

Примеры ионных связей

Один из способов идентификации ионных соединений заключается в наблюдении за присутствием металла и неметаллического или многоатомного аниона. Затем рассчитайте с помощью любой из шкал электроотрицательности разницу этих значений для A и X. Если эта разница больше 1,7, то это соединение с ионными связями..

Примеры этого следующие:

KBr: бромид калия

BeF₂фторид бериллия

не доступно₂O: оксид натрия

Li₂O: оксид лития

К₂O: оксид калия

MgO: оксид магния

CaF₂фторид кальция

не доступно₂S: сульфид натрия

NaI: йодид натрия

CsF: фторид цезия

Также могут присутствовать ионные соединения с многоатомными ионами:

Cu (НЕТ₃)₂: нитрат меди (II)

Нью-Гемпшир₄Cl: хлорид аммония

СН₃Кун: ацетат натрия

Sr₃(РО₄)₂: фосфат стронция

СН₃COONH₄: ацетат аммония

LiOH: гидроксид лития

KMnO₄: перманганат калия

ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning, стр. 251-258.
2. Химия LibreTexts. Ионные и ковалентные связи. Взято с сайта chem.libretexts.org
3. Химия 301. (2014). Ионное склеивание. Взято из: ch301.cm.utexas.edu
4. Хельменстин, Анна Мари, доктор философии (16 августа 2017 г. Примеры ионных связей и соединений.) Взято с сайта: thinkco.com
5. TutorVista. (2018). Ионное склеивание. Взято из: chem.tutorvista.com
6. Крис П. Шаллер, доктор философии IM7. Какие связи являются ионными, а какие ковалентными? Взято из: employee.csbsju.edu