Ioni-sidosominaisuudet, miten se muodostuu, luokittelu ja esimerkit

ioninen sidos on se, jossa kahden atomin välistä elektronien paria ei jaeta tasaisesti. Kun näin tapahtuu, yksi lajeista, vähiten elektronegatiivinen, saa positiivisen sähkövaroituksen, kun taas enemmän elektronegatiivisia lajeja saa negatiivisen sähkövaroituksen..

Jos A on laji elektropositiivisella, ja X on elektronegatiivinen, jolloin ioninvaihto muodostuu niiden välille, ne muunnetaan ioneiksi A⁺ ja X^-. ⁺ se on positiivisesti varautunut laji, jota kutsutaan kationiksi; ja X^- on negatiivisesti varautunut laji, anioni.

Ylempi kuva esittää yleistä ionisidosta mihin tahansa kahteen lajiin A ja X. Siniset kiinnikkeet osoittavat, että A: n ja X: n välillä ei ole selvästi kovalenttista sidosta; toisin sanoen, A-X-läsnäoloa ei ole.

Huomaa, että A⁺ puuttuu valenssielektroneja, kun taas X^- sitä ympäröi kahdeksan elektronia, ts. se noudattaa valtti-sidosteorian (TEV) mukaista oktetin sääntöä ja on myös isoelektroninen sen vastaavan jakson jalokaasuun (He, Ne, Ar jne.).

Kahdeksasta elektronista kaksi on vihreitä. Mihin tarkoitukseen se eroaa muista sinistä pistettä? Korostamaan, että vihreä pari on itse asiassa elektronit, joiden pitäisi olla A-X-sidonnassa, jos se on luonteeltaan kovalenttinen. Tosiasia, joka ei tapahdu ionisessa linkissä.

A ja X vaikuttavat sähköstaattisten vetovoimien (Coulombin laki) kautta. Tämä erottaa ioniset yhdisteet kovalenttisista yhdisteistä monissa niiden fysikaalisissa ominaisuuksissa, kuten sulamis- ja kiehumispisteessä.

indeksi

• 1 Ionisidoksen ominaisuudet
• 2 Miten se muodostuu?
  • 2.1 Alkali- ja halogeenimetallit
  • 2.2 Alkaliset ja kalsogeeniset metallit
  • 2.3 Alkaliset maametallit halogeeneilla ja kalkogeeneilla
• 3 Luokitus
• 4 Elektronien käyttäytyminen ionisidoksessa
• 5 Esimerkkejä ionisista sidoksista
• 6 Viitteet

Ionisidoksen ominaisuudet

-Ioniset sidokset eivät ole suunnattuja, ts. Ne aiheuttavat kolmiulotteisen voiman, joka kykenee muodostamaan kiteisen järjestelyn, kuten edellä olevassa kuvassa havaitun kaliumkloridin..

-Kemialliset kaavat, jotka käsittävät ionisia yhdisteitä, merkitsevät ionien osuutta eikä niiden sidoksia. Joten KCl tarkoittaa, että on olemassa K-kationi⁺ kullekin Cl-anionille^-.

-Ionisidokset, koska niillä on kolmiulotteinen vaikutus niiden ioneihin, tuottavat kiderakenteita, jotka vaativat paljon lämpöenergiaa sulamaan. Toisin sanoen niillä on korkeat sulamis- ja kiehumispisteet toisin kuin kiintoaineet, joissa kovalenttiset sidokset ovat vallitsevia.

-Useimmat yhdisteet, jotka ovat vuorovaikutuksessa ionisten sidosten kanssa, ovat liukoisia veteen tai polaarisiin liuottimiin. Tämä johtuu siitä, että liuotinmolekyylit voivat tehokkaasti ympäröitä ioneja, estäen heitä kohtaamasta uudelleen muodostamaan alkukiteisen järjestelyn.

-Ioninen sidos on peräisin atomien välillä, ja niiden elektronegativiteettien välillä on suuri kuilu: metalli ja ei-metalli. Esimerkiksi K on alkalimetalli, kun taas Cl on halogeeni, ei-metallinen elementti.

Miten se muodostuu?

Yllä olevassa kuvassa A on metalli ja X ei-metallinen atomi. Jotta ionisidos esiintyy, elektronien välisen erotuksen A: n ja X: n välillä on oltava sellainen, että sidoksen elektroniparin jakaminen on nolla. Tämä tarkoittaa, että X pitää elektroniparin.

Mutta mistä sähköinen pari tulee? Pohjimmiltaan metallisista lajeista. Näin ollen yksi kahdesta vihreän värin pisteestä on elektroni, joka siirretään metallista A ei-metalliseen X: ään, ja tämä viimeinen lisäsi lisäelektronia parin loppuun saattamiseksi.

Jos näin on, mihin ryhmiin jaksollisessa taulukossa A tai X kuuluu? Koska A: n oli siirrettävä yksi elektroni, on hyvin todennäköistä, että se on ryhmän IA metalli: alkalimetallit (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).

Kun X, kun se saavutti valenssilähteen lisäämällä elektronin, se on VIIA-ryhmän halogeeni.

Alkalimetallit ja halogeenit

Alkalimetallit ovat ns valenssikokoonpanossa¹. Menettämällä yksi ainoa elektroni ja muuttuen monatomisiksi ioneiksi⁺ (Li⁺, na⁺, K⁺, rb⁺, cs⁺, fr⁺) tulee isoelektroniseksi edeltävälle jalokaasulle.

Halogeeneilla on toisaalta ns valenssikokoonpano²np⁵. Jotta ne olisivat isoelektronisia tulevalle jalokaasulle, heidän on hankittava ylimääräinen elektroni ns-konfiguraatioon²np⁶, joka on kahdeksan elektronia.

Sekä alkalimetallit että halogeenit hyötyvät siitä, että ionisidos muodostuu tästä syystä, puhumattakaan kiteisen järjestelyn aikaansaamasta energisestä stabiilisuudesta.

Siksi alkalimetallin ja halogeenin muodostamilla ionisilla yhdisteillä on aina MX-tyypin kemiallinen kaava.

Alkaliset ja kalsogeeniset metallit

Kalkogeeneilla tai VIA-ryhmän elementeillä (O, S, Se, Te, Po) on toisin kuin halogeeneilla valenssin ns konfiguraatio.²np⁴. Siksi se vaatii kahta ylimääräistä elektronia yhden sijasta valenssi-oktetin noudattamiseksi. Tämän saavuttamiseksi alkalimetallien avulla heidän on saatava elektroni kahdesta niistä.

Miksi? Koska esimerkiksi natrium voi tuottaa yhden elektronin, Na2. Mutta jos on kaksi natriumia, Na ∙ ja Na ∙, O voi vastaanottaa sen elektronit anioniksi O^2-.

Tuloksena olevan yhdisteen Lewis-rakenne olisi Na⁺ O^2- na⁺. Huomaa, että kullekin hapelle on kaksi natriumionia, ja siksi kaava on Na₂O.

Sama selitys voidaan käyttää myös muille metalleille ja myös muille kalkogeeneille.

Kysymys kuitenkin herää: onko kaikkien näiden elementtien yhdistelmä peräisin ionisesta yhdisteestä? Ovatko niissä kaikki ionisia sidoksia? Tätä varten olisi tarpeen verrata sekä metalli-M: n että kalkogeenien elektronegativiteettejä. Jos ne ovat hyvin erilaisia, tulee olemaan ionisia sidoksia.

Alkaliset maametallit halogeeneilla ja kalkogeeneilla

Emäksisillä maametalleilla (Mr. Becamgbara) on valenssikokoonpano ns². Menettämällä vain kaksi elektroniaansa, niistä tulee M-ioneja²⁺ (Be²⁺, mg²⁺, ca²⁺, sr²⁺, ba²⁺, ra²⁺). Kuitenkin lajit, jotka hyväksyvät niiden elektronit, voivat olla halogeeneja tai kalkogeeneja.

Halogeenien tapauksessa kaksi niistä tarvitaan yhdisteen muodostamiseksi, koska yksittäin ne voivat hyväksyä vain yhden elektronin. Näin ollen yhdiste olisi: X^- M²⁺ X^-. X voi olla mikä tahansa halogeeneista.

Ja lopuksi kalsogeenien tapauksessa, joka pystyy hyväksymään kaksi elektronia, yksi niistä riittäisi muodostamaan ionisen sidoksen: M²⁺O^2-.

luokitus

Ionisidosta ei ole luokiteltu. Tämä voi kuitenkin vaihdella kovalenttisen luonteen mukaan. Kaikki joukkovelkakirjat eivät ole sataprosenttisesti ionisia, mutta niillä on, vaikkakin hyvin vähän, merkitsemättömän elektronegatiivisuuden eron kovalenttinen merkkituote.

Tämä on havaittavissa ennen kaikkea hyvin pienillä ioneilla ja suurilla varauksilla, kuten Be²⁺. Sen korkea lataustiheys muuttaa X: n elektronista pilviä (F, Cl jne.) Siten, että se pakottaa muodostamaan sidoksen, jolla on korkea kovalenttinen merkki (tunnetaan nimellä polarisaatio).

Niin, BeCl₂ vaikka se näyttää olevan ioninen, se on itse asiassa kovalenttinen yhdiste.

Ioniset yhdisteet voidaan kuitenkin luokitella niiden ionien mukaan. Jos nämä koostuvat yksinkertaisista sähköisesti ladatuista atomeista, puhumme monatomisista ioneista; ottaa huomioon, että jos se on kantajamolekyyli, jolla on joko positiivinen tai negatiivinen varaus, puhumme polyatomisesta ionista (NH₄⁺, NO₃^-, SW₄^2-, jne).

Elektronien käyttäytyminen ionisidoksessa

Ionisidoksen elektronit pysyvät lähimpänä elektronegatiivisen atomin ydintä. Koska tämä elektronien pari ei voi paeta X: stä^- liittää kovalenttisesti A⁺, sähköstaattiset vuorovaikutukset tulevat voimaan.

Kationit A⁺ torjua muita A⁺, ja se tapahtuu myös X-anionien kanssa^- muiden kanssa. Ionit pyrkivät tasoittamaan repulsiot minimiarvoon siten, että houkuttelevat voimat ovat vallitsevia vastenmielisten voimien suhteen; ja kun ne onnistuvat saavuttamaan, syntyy kiteinen järjestely, joka luonnehtii molempia ionisia yhdisteitä.

Teoriassa elektronit rajoittuvat anioneihin, ja koska anionit pysyvät kiinteinä kidehilassa, suolojen johtavuus kiinteässä faasissa on hyvin pieni.

Kuitenkin se kasvaa, kun ne sulavat, koska ionit voivat siirtyä vapaasti sekä elektronit, jotka voivat virrata positiivisten varausten vetämänä.

Esimerkkejä ionisista sidoksista

Yksi menetelmä ionisten yhdisteiden tunnistamiseksi on havaita metallin ja ei-metallisen tai polyatomisen anionin läsnäolo. Laske sitten minkä tahansa elektronegativiteetin avulla näiden arvojen ero A: lle ja X: lle. Jos tämä ero on suurempi kuin 1,7, niin se on yhdiste, jolla on ionisia sidoksia..

Esimerkkejä näistä ovat:

KBr: kaliumbromidi

BeF₂: berylliumfluoridi

na₂O: natriumoksidi

li₂O: litiumoksidi

K₂O: kaliumoksidi

MgO: magnesiumoksidi

CaF₂: kalsiumfluoridi

na₂S: natriumsulfidi

NaI: natriumjodidi

CsF: cesiumfluoridi

Myös ioniset yhdisteet, joissa on polyatomisia ioneja, voivat olla läsnä:

Cu (NO₃)₂: kuparinitraatti (II)

NH₄Cl: ammoniumkloridi

CH₃COONa: natriumasetaatti

sr₃(PO₄)₂: strontiumfosfaatti

CH₃COONH₄: ammoniumasetaatti

LiOH: litiumhydroksidi

KMnO₄: kaliumpermanganaatti

viittaukset

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemia. (8. painos). CENGAGE Learning, s. 251-258.
2. Kemia LibreTexts. Ioniset ja kovalenttiset sidokset. Otettu: chem.libretexts.org
3. Chemistry 301. (2014). Ionic Bonding. Otettu: ch301.cm.utexas.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (16. elokuuta 2017. Esimerkkejä ionisista joukkovelkakirjoista ja yhdisteistä.) Otettu: thinkco.com
5. TutorVista. (2018). Ionic Bonding. Otettu: chemistry.tutorvista.com
6. Chris P. Schaller, Ph.D. IM7. Mitkä sidokset ovat ionisia ja kovalenttisia? Otettu: workers.csbsju.edu