Іонний зв 'язок: приклади з "єднань

У результаті взаємного електростатичного тяжіння між молекулами і атомами хімічних елементів може виникнути іонний зв 'язок. Приклади таких з 'єднань можна спостерігати в різних реакціях гальванічних батарей, навіть проста кухонна сіль має з' єднання даного типу. Про те, що таке іонний зв 'язок, чим він відрізняється від ковалентного, розповідається в цій статті.

Прості і складні іони

В іонному зв 'язку беруть участь і окремі атоми, і різні їх з' єднання. Всі учасники такого зв 'язку мають електричний заряд і утримуються в з' єднанні завдяки електростатичним силам. Розрізняють іони прості, такі як Na +, K +, які належать до катіонів; F-, Cl- - відносяться до аніонів. Також бувають іони складні, що складаються з двох і більше атомів. Приклади іонного хімічного зв 'язку на базі складних іонів - аніони OH-, NO3-, катіон NH4 +. Прості іони з позитивним зарядом утворюються з атомів з низьким іонізаційним потенціалом - зазвичай це метали головних підгруп I-II групи. Прості іони, які мають негативний заряд, здебільшого є типовими неметаллами.

Ковалентний та іонний зв 'язок

Приклади систем, створених з двох частинок, що володіють протилежними електричними зарядами, показують, що в такому випадку завжди виникає електричне поле. Це означає, що електрично активні іони можуть притягувати й інші іони в різних напрямках. Завдяки силам електричного тяжіння і існує іонний зв 'язок. Приклади таких з 'єднань показують дві принципові відмінності між іонним і ковалентним зв' язком.

1. Електричне поле іона зменшується залежно від відстані в будь-якому напрямку. Тому ступінь взаємодії між іонами не залежить від того, як у просторі ці іони розташовані. З цих спостережень можна зробити висновок, що іонний зв 'язок скалярний, тобто не володіє спрямованістю.
2. Два іони, які мають різні заряди, притягують не тільки один одного, а й сусідні заряджені іони - до певного іона можуть приєднатися різне число заряджених частинок протилежного знака. У цьому полягає ще одна відмінність між ковалентним та іонним зв 'язком: остання не має насиченості. Число приєднаних іонів визначається лінійними розмірами заряджених частинок, а також тим принципом, що сили тяжіння іонів протилежних зарядів повинні переважати над силами відштовхування, які діють між однаково зарядженими частинками.

Асоціації

Оскільки насиченість і спрямованість у іонів відсутні, то вони схильні з 'єднуватися один з одним у різних комбінаціях. Цю властивість вчені назвали асоціацією. При високих температурах асоціація невелика: кінетична енергія молекул та іонів досить висока, і в газовому стані речовини з іонним видом зв 'язку знаходяться у вигляді окремих молекул. Але середні і низькі температури роблять можливим утворення різних структурних сполук, за освіту яких несе відповідальність іонний тип зв 'язку. Приклади будови речовин в рідкому і твердому стані показані на малюнках.

Як можна бачити, іонний зв 'язок створює кристалічну решітку, в якій кожен елемент оточений іонами з протилежним знаком заряду. При цьому така речовина володіє однаковими характеристиками в різних напрямках.

Поляризація

Як відомо, при приєднанні електрона до атому неметалу виділяється певна кількість енергії. Однак приєднання другого електрона вимагає вже витрат енергії, тому утворення простих багатозарядних аніонів стає енергетично збитковим. Разом з тим такі елементи, як SO4 2-, СО32- показують, що складні багатозарядні негативні іони можуть бути енергетично стійкими, так як електрони в з 'єднанні розподілені таким чином, щоб заряд кожного атома був не більше заряду самого електрону. Такі правила дикутує стандартний іонний зв 'язок.

Приклади типових елементів, які зустрічаються на кожному кроці (NaCl, CsF), не показують повного поділу додатного і негативного зарядів. Наприклад, у кристалі кухонної солі ефективний негативний заряд становитиме всього близько 93% повного заряду електрону. Цей ефект спостерігається і в інших з 'єднаннях. Такий неповний поділ зарядів називається поляризацією.

Причини поляризації

Причиною поляризації завжди є електричне поле. Зовнішній шар електронів відчуває найбільше зміщення при поляризації. Однак слід зауважити, що різні іони мають неоднакову поляризованість: чим слабший зв 'язок зовнішнього електрона з ядром, тим легше поляризується весь іон і тим сильніше деформується електронна хмара.

Поляризація іонів надає відому дію на з 'єднання, що утворюють іонний зв' язок. Приклади хімічних реакцій показують, що найбільшою поляризуючою дією володіє іон водню Н +, оскільки він володіє найменшими розмірами і повною відсутністю електронної хмари.