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 + 3е → 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.