1.2.   Йонний зв'язок.

Під час утворення сполук з елементів, значення електронегативностей яких дуже різняться, спільні електронні пари повністю зміщуються до більш електронегативного атома. У результаті утворюються йони. Наприклад, під час горіння натрію в хлорі неспарені електрони s-орбіталі атома натрію та р-орбіталей атома хлору утворюють спільну електронну пару, яка повністю зміщується до атома хлору, тобто атом натрію віддає електрон, атом хлору приєднує цей електрон. Внаслідок цього виникають натрій-йон  та хлорид-йон.

Йон. Заряджені частки, на які перетворюються атоми в результаті втрати або приєднання електронів, називають­ся йонами.

Заряд негативного йона (аніона) дорівнює числу електро­нів, які атом приєднав, заряд позитивного йона (катіона) – числу електронів, що атом втратив. Протилежно заряджені йони притягуються один до одного і утворюють йонні сполуки.

Йонна сполука та «йонний зв’язок». Сполуки, які утворю­ються з йонів, називаються йонними. Зв’язок між йонами – це йонний зв’язок.

Механізм утворення йонного зв’язку. Нижче схематично зображено механізм

утворення йонного зв’язку

Са0 –2е →Са2+│3

   Р0 +   → Р-3   2

3Са0  +2Р0    Са3Р2

Na0  e      Na+  │2

CI2  + 2e  → 2CI-  │1

2Na + CI2→ 2NaCI

Lі0- e  Li+ │4

O2  +4е →2O-2 │1

4Li + O2→ 2Li2 O

 

Процес віддачі електронів називається окисненням, приєднання – відновленням.

Таким чином, йонний зв’язок виникає за рахунок електростатичного притягання протилежно заряджених йонів, які утворилися внаслідок процесів окиснення та відновлення атомів. Форми існування йонних сполук. Утворені сполучення йонів NаСl, О,  – це йонні асоціати. У вигляді молекул вони існують тільки в газоподібному стані (за високих температур). Форма існування йонних сполук за звичайних умов – це тверді кристалічні речовини. В їх кристалічних гратках знаходяться йони. Кожний йон оточений певним числом протилежно заряджених йонів. Це число називається координаційним числом йона. Йонні речовини утворюються під час сполучення не лише одноатомних, а й багатоатомних йонів, наприклад, лугиNаОН, Ва, солі , , , ,  [Fе] тощо – йонні сполуки. В їх кристалічних гратках знаходяться йони:  і ;  і ;  і ;  і ;   і ;  і ;  і [Fе Формули О, NаОН, , , Fе – це емпіричні формули, що відображають молярне співвідношення йонів у кристалі. Як уже зазначалося, не можна зображати структурнимиформулами йонні сполуки .

Межі існування йонного зв’язку. Між йонами і ковалентним зв’язком немає різкої межі. Йонний зв’язок можна розглядати як граничний випадок ковалентного полярного зв’язку. У багатьох сполуках зв’язок між атомами має проміжний характер між йонним і ковалентним. Чим більша різниця електронегативностей елементів, тим більший ступінь йонностізв’язку. Вважається, що коли різниця електронегативностей елементів дорівнює 2,1, ступінь йонності зв’язку становить 50%. Зв’язки вважаються йонними, якщо різниця електронегативностей елементів, що утворюють цей зв’язок, більша за 2, 1. Згідно з рахунком полярностей зв’язків за електронегативностями елементів у сполуках NaOH, НОСl і Аl(ОН)₃  - NaOH – йонна сполука.

Йонними є сполуки металів s-елементів ІА, ІІА груп, а та­кож d- і f-елементів з нижчими ступенями окиснення з неме­талами VI-VII груп – оксиди, галогеніди, сульфіди, гідроксиди і кисневомісні солі цих металів.

Характеристики йонного зв’язку. На відміну від ковалент­ного зв’язку йонний не має напрямленості в просторі та крат­ності. Енергія йонного зв’язку визначається кулонівськими си­лами притягання протилежно заряджених йонів. Вона залежить від значень енергії йонізації атома металу та спорідненості до електрона атома неметалу. Чим менша перша величина і біль­ша друга, тим енергетично вигіднішим є утворення йонної спо­луки, тим вищою є енергія зв’язку.

Так, у ряду солей NaF – NaCl – NaBr – Nal енергія зв’язку знижується. Це пояснюється зменшенням спорідненості до електрона в ряду від фтору до йоду.

Деякі фізичні властивості йонних сполук. За звичайних умов йонні сполуки існують у вигляді твердих кристалічних ре­човин. Ці речовини мають високі температури плавлення та кипіння, тому вважаються нелеткими, наприклад, температу­ри плавлення та кипіння хлориду натрію становлять 801 і 1413 °С, фториду кальцію – 1360 і 2500°С. Вони добре розчиняються у воді і погано або не розчиняються в неполярних розчинниках (гасі, бензині). У твердому стані йонні сполуки не проводять електричний струм.