Вещество, образувано от йонна химична връзка. Анотация: Йонна връзка

Определение 1

При изучаване на структурата на молекулата възниква въпросът за природата на силите, които осигуряват връзката между неутралните атоми, които съставляват техния състав. Такива връзки между атомите в една молекула се наричат химическа връзка.

Класифицирани в два вида:

• йонна връзка;
• ковалентна връзка.

Разделението е направено условно. Повечето случаи се характеризират с наличието на характеристики и на двата вида връзки. С помощта на подробни и емпирични изследвания е възможно да се установи във всеки случай връзката между степента на "йонност" и "ковалентност" на връзката.

Експериментално е доказано, че когато една молекула се раздели на съставните й атоми, трябва да се извърши работа. Тоест процесът на неговото формиране трябва да бъде придружен от освобождаване на енергия. Ако два водородни атома са в свободно състояние, те имат по-голяма енергия в сравнение с атомите в двуатомна молекула Н2. Енергията, освободена по време на образуването на една молекула, се счита за мярка за работата на силите на взаимодействие, които свързват атомите в една молекула.

Експериментите доказват, че появата на силата на взаимодействие между атомите се дължи на наличието на външни валентни електрони на атомите. Това е възможно поради рязката промяна в оптичния спектър на атомите, влизащи в химични реакции, при запазване на рентгеновия характерен спектър на атомите без промяна, независимо от вида на химичното съединение.

Линейните оптични спектри се определят от състоянието на валентните електрони, а характерното рентгеново лъчение се определя с помощта на вътрешните електрони, т.е. тяхното състояние. Химичните взаимодействия включват електрони, изискващи малко енергия, за да претърпят своите промени. Външните електрони имат тази функция. Те имат по-нисък йонизационен потенциал в сравнение с електроните във вътрешните обвивки.

Йонна връзка

Има предположение за естеството на химическата връзка на атомите в молекулата, което показва появата на сила на взаимодействие от електрическа природа между външните електрони. За да се изпълни условието за стабилност, трябва да има два взаимодействащи атома с електрически заряди с противоположни знаци. Видът на химичната връзка може да се реализира само в някои молекули. След взаимодействието на атомите настъпва трансформация в йони. Когато един атом получи един или повече електрони, тогава той става отрицателен йон, а другият става положителен йон.

Йонното свързване е подобно на силите на привличане между заряди с противоположни знаци. Ако положително зареденият натриев йон N a + бъде привлечен от отрицателния хлор C l -, тогава получаваме молекулата N a Cl, която служи като ясен пример за йонна връзка.

Определение 2

С други думи, йонна химична връзканаречени хетерополярни (хетеро - различни). Молекули и видове йонни връзки - йонни или хетерополярни молекули.

Концепцията за йонна връзка не дава възможност да се обяснят структурите и структурите на всички молекули. Необяснимо е защо една молекула може да се образува от два неутрални водородни атома. Поради еднаквата полярност на водородните атоми е неприемливо да се приеме, че един от водородните йони има положителен заряд, а другият има отрицателен заряд. Връзката, която имат водородните атоми (между неутралните атоми), може да се обясни само от квантовата механика. Нарича се ковалентен.

Ковалентна връзка

Химическата връзка между неутралните атоми в молекулата се нарича ковалентен или хомеополярн(homeo – същото). Молекулите, образувани на базата на такива връзки, се наричат ​​хомеополярни или атомни.

Класическата физика разглежда само един вид взаимодействие, при което е възможно осъществяването му между две тела - гравитацията. Тъй като гравитационните сили са малки, е трудно да се обясни взаимодействието в хомеополярна молекула с тяхна помощ.

Ковалентната връзка се състои в това, че е в определено квантово състояние с определена енергия на електрон в полето на ядрото. Ако разстоянията между ядрата се променят, това се отразява в състоянието на движение на електрона и неговата енергия. С намаляването на енергията между атомите се увеличава енергията на взаимодействие между ядрата, което се обяснява с действието на силата на отблъскване.

Когато енергията на електрона намалява с намаляване на разстоянието по-бързо от увеличаването на енергията на ядреното взаимодействие, тогава стойността на общата енергия на системата намалява значително. Това се обяснява с действието на сили, стремящи се да намалят разстоянието между ядрата в система, съставена от две отблъскващи се ядра и един електрон. Съществуващите сили на привличане участват в генерирането на ковалентна връзка на молекулата. Появата им е провокирана от наличието на общ електрон, с други думи, поради електронния обмен между атомите, което означава, че те се считат за обменни квантови сили.

Ковалентната връзка има свойството на насищане. Проявата му е възможна поради определена валентност на атомите. Тоест водороден атом се свързва с един водороден атом, а въглероден атом с не повече от 4 водородни атома.

Предложената връзка допринася за обяснението на валентността на атомите, което не е възприето в класическата физика. Тоест, свойството на насищане не е ясно от гледна точка на естеството на взаимодействието в класическата теория.

Наличието на ковалентни връзки се наблюдава не само в двуатомните молекули. Характерно е за голям брой молекули на неорганични съединения (азотен оксид, амоняк и други).

През 1927 г. е създадена количествена теория на ковалентната връзка за водородната молекула от У. Хайтлер и Ф. Лондон, основана на концепциите на квантовата механика. Те доказаха причината, която предизвиква появата на молекула с ковалентна връзка, а именно: квантово-механичният ефект, свързан с неразличимостта на електроните. Определянето на основната енергия на свързване става при наличието на обменен интеграл. Пълният спин на водородна молекула е 0, тя няма орбитален импулс, така че е диамагнитна. Когато два водородни атома се сблъскат, една молекула се появява само когато спиновете на двата електрона са успоредни. Това условие насърчава отблъскването на водородните атоми, което означава, че молекулите няма да могат да се образуват.

Когато два еднакви атома са свързани чрез ковалентна връзка, разположението на електронния облак в молекулата става симетрично. Ако една връзка обединява два различни атома, тогава електронният облак е разположен асиметрично. Молекула с асиметрично разпределение на електронния облак има постоянен диполен момент, тоест тя е полярна. Когато вероятността за локализиране на електрон близо до един от атомите преобладава над вероятността за намиране на този електрон близо до друг атом, възниква преход от ковалентна връзка към йонна връзка. Няма ясна граница между йонните и ковалентните връзки.

Пример 1

Опишете състоянието, когато два атома се доближават един до друг.

Решение

Когато разстоянието между два атома се намали, могат да възникнат няколко ситуации:

1. Една двойка електрони или повече се споделят между въпросните атоми. Те могат да се движат между атомите и да останат там по-дълго, отколкото на други места. Това помага да се създаде сила на привличане.
2. Появата на йонна връзка. Един или повече електрони са способни да се преместват към други. Тоест, това допринася за появата на привлекателни положителни и отрицателни йони.
3. Няма връзка. Електронните структури на двата атома се припокриват и образуват единна система. Според принципа на Паули такава система е неподходяща само за квантовото състояние на два електрона. При преминаване към по-високо енергийно ниво системата ще получи повече енергия, което ще доведе до нестабилност. Дори ако принципът на Паули е изпълнен, без увеличаване на енергията на системата, ще се появи електрическа отблъскваща сила между различни електрони. Според условието има много по-малко влияние върху създаването на връзката, отколкото при принципа на Паули.

Пример 2

Йонизационната енергия (йонизационен потенциал) на елемент е енергията, необходима за отстраняване на електрон от един атом. Счита се за мярка за силата на свързване на външния електрон или електрони. Обяснете защо енергията на йонизация на лития е по-голяма от натрия, натрия е по-голяма от калия и калия е по-голяма от рубидия.

Решение

Всички горепосочени елементи имат свойствата на алкални метали и принадлежат към първата група. Всеки от техните атоми има един външен електрон в s състояние. Електроните на вътрешните обвивки частично екранират външния електрон от ядрения заряд + Z q e в резултат на ефективния заряд, задържащ външния електрон, равен на + q e . За да се отстрани външен електрон от такъв атом, трябва да се направи работа за трансформиране на атоми на алкални метали в положителни йони. Колкото по-голям е размерът на атома, толкова по-голямо е разстоянието на валентния електрон от ядрото, но толкова по-малка е силата на неговото привличане. Тази група се характеризира с намаляване на йонизационната енергия отгоре надолу според периодичната таблица на Менделеев. Неговият растеж във всеки период отляво надясно е свързан с увеличаване на заряда и постоянен брой вътрешни екраниращи електрони.

Ако забележите грешка в текста, моля, маркирайте я и натиснете Ctrl+Enter

Характеристики на химичните връзки

Доктрината за химическата връзка формира основата на цялата теоретична химия. Под химическа връзка се разбира взаимодействието на атомите, което ги свързва в молекули, йони, радикали и кристали. Има четири вида химични връзки: йонни, ковалентни, метални и водородни. В едни и същи вещества могат да се открият различни видове връзки.

1. При бази: между кислородните и водородните атоми в хидроксогрупите връзката е полярна ковалентна, а между метала и хидроксогрупата е йонна.

2. В соли на кислородсъдържащи киселини: между неметалния атом и кислорода на киселинния остатък - ковалентен полярен, а между метала и киселинния остатък - йонен.

3. В амониевите, метиламониевите и др. соли между азотните и водородните атоми има полярна ковалентност, а между амониевите или метиламониевите йони и киселинния остатък - йонна.

4. В металните пероксиди (например Na 2 O 2) връзката между кислородните атоми е ковалентна, неполярна, а между метала и кислорода е йонна и т.н.

Причината за единството на всички видове и видове химични връзки е тяхната идентична химическа природа - електрон-ядрено взаимодействие. Образуването на химическа връзка във всеки случай е резултат от електронно-ядрено взаимодействие на атомите, придружено от освобождаване на енергия.

Методи за образуване на ковалентна връзка

Ковалентна химична връзкае връзка, която възниква между атомите поради образуването на споделени електронни двойки.

Ковалентните съединения обикновено са газове, течности или относително нискотопими твърди вещества. Едно от редките изключения е диамантът, който се топи над 3500 °C. Това се обяснява със структурата на диаманта, който е непрекъсната решетка от ковалентно свързани въглеродни атоми, а не колекция от отделни молекули. Всъщност всеки диамантен кристал, независимо от неговия размер, е една огромна молекула.

Ковалентна връзка възниква, когато електроните на два неметални атома се комбинират. Получената структура се нарича молекула.

Механизмът на образуване на такава връзка може да бъде обменен или донорно-акцепторен.

В повечето случаи два ковалентно свързани атома имат различна електроотрицателност и споделените електрони не принадлежат еднакво на двата атома. През повечето време те са по-близо до един атом, отколкото до друг. В молекула на хлороводород, например, електроните, които образуват ковалентна връзка, са разположени по-близо до хлорния атом, тъй като неговата електроотрицателност е по-висока от тази на водорода. Въпреки това, разликата в способността за привличане на електрони не е достатъчно голяма, за да се осъществи пълен пренос на електрони от водородния атом към хлорния атом. Следователно връзката между водородните и хлорните атоми може да се разглежда като кръстоска между йонна връзка (пълен пренос на електрони) и неполярна ковалентна връзка (симетрично разположение на двойка електрони между два атома). Частичният заряд на атомите се означава с гръцката буква δ. Такава връзка се нарича полярна ковалентна връзка и се казва, че молекулата на хлороводорода е полярна, тоест има положително зареден край (водороден атом) и отрицателно зареден край (хлорен атом).

1. Обменният механизъм действа, когато атомите образуват споделени електронни двойки чрез комбиниране на несдвоени електрони.

1) Н 2 - водород.

Връзката възниква поради образуването на обща електронна двойка от s-електроните на водородните атоми (припокриващи се s-орбитали).

2) HCl - хлороводород.

Връзката възниква поради образуването на обща електронна двойка от s- и p-електрони (припокриващи се s-p орбитали).

3) Cl 2: В молекула на хлор се образува ковалентна връзка поради несдвоени р-електрони (припокриващи се р-р орбитали).

4) N ​​​​2: В молекулата на азота се образуват три общи електронни двойки между атомите.

Донорно-акцепторен механизъм на образуване на ковалентна връзка

Донорима електронна двойка акцептор- свободна орбитала, която тази двойка може да заема. В амониевия йон всичките четири връзки с водородни атоми са ковалентни: три се образуват поради създаването на общи електронни двойки от азотния атом и водородните атоми според обменния механизъм, една - чрез донорно-акцепторния механизъм. Ковалентните връзки се класифицират по начина, по който се припокриват електронните орбитали, както и по тяхното изместване към един от свързаните атоми. Химичните връзки, образувани в резултат на припокриване на електронни орбитали по линия на връзка, се наричат σ - връзки(сигма връзки). Сигма връзката е много силна.

P орбиталите могат да се припокриват в две области, образувайки ковалентна връзка чрез странично припокриване.

Химичните връзки, образувани в резултат на „страничното“ припокриване на електронните орбитали извън линията на връзката, т.е. в две области, се наричат ​​pi връзки.

Според степента на изместване на общите електронни двойки към един от атомите, които свързват, ковалентната връзка може да бъде полярна и неполярна. Ковалентна химична връзка, образувана между атоми с еднаква електроотрицателност, се нарича неполярна. Електронните двойки не се изместват към нито един от атомите, тъй като атомите имат същата електроотрицателност - свойството да привличат валентни електрони от други атоми. Например,

тоест молекулите на простите неметални вещества се образуват чрез ковалентна неполярна връзка. Ковалентна химична връзка между атоми на елементи, чиято електроотрицателност е различна, се нарича полярна.

Например NH3 е амоняк. Азотът е по-електроотрицателен елемент от водорода, така че споделените електронни двойки са изместени към неговия атом.

Характеристики на ковалентната връзка: дължина и енергия на връзката

Характерните свойства на ковалентната връзка са нейната дължина и енергия. Дължината на връзката е разстоянието между атомните ядра. Колкото по-къса е дължината на химичната връзка, толкова по-силна е тя. Въпреки това, мярка за силата на връзката е енергията на връзката, която се определя от количеството енергия, необходимо за прекъсване на връзката. Обикновено се измерва в kJ/mol. Така, според експерименталните данни, дължините на връзката на молекулите H 2, Cl 2 и N 2 съответно са 0,074, 0,198 и 0,109 nm, а енергиите на връзката съответно са 436, 242 и 946 kJ/mol.

йони. Йонна връзка

Има две основни възможности атомът да се подчинява на правилото за октета. Първият от тях е образуването на йонни връзки. (Вторият е образуването на ковалентна връзка, която ще бъде разгледана по-долу). Когато се образува йонна връзка, метален атом губи електрони, а неметален атом получава електрони.

Нека си представим, че два атома се „срещат“: атом на метал от група I и атом на неметала от група VII. Металният атом има един електрон на своето външно енергийно ниво, докато на неметалния атом му липсва само един електрон, за да бъде пълно външното му ниво. Първият атом лесно ще отстъпи на втория своя електрон, който е далеч от ядрото и е слабо свързан с него, а вторият ще му осигури свободно място на външното си електронно ниво. Тогава атомът, лишен от един от своите отрицателни заряди, ще се превърне в положително заредена частица, а втората ще се превърне в отрицателно заредена частица поради получения електрон. Такива частици се наричат ​​йони.

Това е химическа връзка, която възниква между йони. Числата, показващи броя на атомите или молекулите, се наричат ​​коефициенти, а числата, показващи броя на атомите или йоните в една молекула, се наричат ​​индекси.

Метална връзка

Металите имат специфични свойства, които се различават от свойствата на други вещества. Такива свойства са относително високи температури на топене, способност за отразяване на светлина и висока топлинна и електрическа проводимост. Тези особености се дължат на съществуването на специален вид връзка в металите - метална връзка.

Металното свързване е връзка между положителните йони в металните кристали поради привличането на електрони, движещи се свободно в кристала. Атомите на повечето метали на външното ниво съдържат малък брой електрони - 1, 2, 3. Тези електрони отделя се лесно, а атомите се превръщат в положителни йони. Отделените електрони се преместват от един йон в друг, свързвайки ги в едно цяло. Свързвайки се с йони, тези електрони временно образуват атоми, след което отново се откъсват и се комбинират с друг йон и т.н. Един процес протича безкрайно, което може да бъде схематично изобразено по следния начин:

Следователно в обема на метала атомите непрекъснато се превръщат в йони и обратно. Връзката в металите между йони чрез общи електрони се нарича метална. Металната връзка има някои прилики с ковалентната връзка, тъй като се основава на споделянето на външни електрони. При ковалентна връзка обаче външните несдвоени електрони на само два съседни атома се споделят, докато при метална връзка всички атоми участват в споделянето на тези електрони. Ето защо кристалите с ковалентна връзка са крехки, но с метална връзка, като правило, те са пластични, електропроводими и имат метален блясък.

Металното свързване е характерно както за чисти метали, така и за смеси от различни метали - сплави в твърдо и течно състояние. Въпреки това, в парообразно състояние, металните атоми са свързани помежду си чрез ковалентна връзка (например натриевите пари изпълват жълти светлинни лампи, за да осветяват улиците на големите градове). Металните двойки се състоят от отделни молекули (едноатомни и двуатомни).

Металната връзка също се различава от ковалентната връзка по сила: нейната енергия е 3-4 пъти по-малка от енергията на ковалентната връзка.

Енергията на връзката е енергията, необходима за разкъсване на химична връзка във всички молекули, които съставляват един мол вещество. Енергиите на ковалентните и йонните връзки обикновено са високи и възлизат на стойности от порядъка на 100-800 kJ/mol.

Водородна връзка

Химическа връзка между положително поляризирани водородни атоми на една молекула(или части от него) и отрицателно поляризирани атоми на силно електроотрицателни елементис общи електронни двойки (F, O, N и по-рядко S и Cl), друга молекула (или части от нея) се нарича водород. Механизмът на образуване на водородна връзка е отчасти електростатичен, отчасти d характер за приемане на чест.

Примери за междумолекулни водородни връзки:

При наличието на такава връзка дори нискомолекулните вещества могат при нормални условия да бъдат течности (алкохол, вода) или лесно втечнени газове (амоняк, флуороводород). В биополимерите - протеини (вторична структура) - има вътремолекулна водородна връзка между карбонилния кислород и водорода на аминогрупата:

Полинуклеотидните молекули - ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина) - представляват двойни спирали, в които две вериги от нуклеотиди са свързани една с друга чрез водородни връзки. В този случай действа принципът на комплементарност, т.е. тези връзки се образуват между определени двойки, състоящи се от пуринови и пиримидинови бази: тиминът (Т) е разположен срещу адениновия нуклеотид (А), а цитозинът (С) е разположен срещу гуанин (G).

Веществата с водородни връзки имат молекулни кристални решетки.

7.1. Какво представляват химичните връзки

В предишните глави се запознахте със състава и структурата на изолирани атоми на различни елементи и проучихте техните енергийни характеристики. Но в природата около нас изолираните атоми са изключително редки. Атомите на почти всички елементи са "склонни" да се комбинират, за да образуват молекули или други по-сложни химически частици. Обикновено се казва, че в този случай възникват химически връзки между атомите.

Електроните участват в образуването на химични връзки. Ще научите как става това, като изучавате тази глава. Но първо трябва да отговорим на въпроса защо атомите образуват химически връзки. На този въпрос можем да отговорим дори без да знаем нищо за природата на тези връзки: „Защото е енергийно полезно!“ Но, отговаряйки на въпроса откъде идва печалбата от енергия при образуването на връзки, ще се опитаме да разберем как и защо се образуват химическите връзки.

Точно както електронната структура на атомите, квантовата химия изучава химичните връзки в детайли и строго научно и вие и аз можем да се възползваме само от някои от най-важните изводи, направени от учените. В този случай за описание на химичните връзки ще използваме един от най-простите модели, който предвижда съществуването на три вида химични връзки (йонни, ковалентни и метални).

Запомнете - можете да използвате компетентно всеки модел само като знаете границите на приложимост на този модел. Моделът, който ще използваме също има своите граници на приложимост. Например в рамките на този модел е невъзможно да се опишат химичните връзки в молекулите на кислорода, повечето борохидриди и някои други вещества. Използват се по-сложни модели за описание на химичните връзки в тези вещества.

1. Ако атомите, които се свързват, са много различни по размер, тогава малките атоми (склонни да приемат електрони) ще вземат електрони от по-големите атоми (склонни да даряват електрони) и се образува йонна връзка. Енергията на йонния кристал е по-малка от енергията на изолираните атоми, така че йонна връзка възниква дори когато атомът не успее напълно да завърши своята електронна обвивка чрез отдаване на електрони (той може да остане незавършен д- или f-подниво). Нека да разгледаме примерите.

2. Ако свързаните атоми са малки ( rо<1), то все они склонны принимать электроны, а отдавать их не склонны; поэтому отобрать друг у друга электроны такие атомы не могут. В этом случае связь между ними возникает за счет попарного обобществления неспаренных валентных электронов: один электрон одного атома и один электрон другого атома с разными спинами образуют пару электронов, принадлежащую обоим атомам и связывающую их. Так образуется ковалентна връзка.
Образуването на ковалентна връзка в пространството може да се разглежда като припокриване на електронни облаци от несдвоени валентни електрони на различни атоми. В този случай двойка електрони образува общ електронен облак, който свързва атомите. Колкото по-голяма е електронната плътност в областта на припокриване, толкова повече енергия се освобождава, когато се образува такава връзка.
Преди да разгледаме най-простите примери за образуване на ковалентна връзка, ние се съгласяваме да обозначим валентните електрони на атом с точки около символа на този атом, като чифт точки представляват несподелени електронни двойки и двойки електрони на ковалентна връзка, и отделни точки, представляващи несдвоени електрони. С това обозначение валентната електронна конфигурация на атом, например флуор, ще бъде представена със символа, а тази на кислороден атом - . Формули, изградени от такива символи, се наричат електронни формулиили формули на Луис (американският химик Гилбърт Нютън Луис ги предлага през 1916 г.). По обем на предаваната информация електронните формули спадат към групата на структурните формули. Примери за образуване на ковалентни връзки от атоми:

3. Ако свързаните атоми са големи ( r o > 1A), тогава всички те са повече или по-малко склонни да се откажат от своите електрони и склонността им да приемат електрони на други хора е незначителна. Следователно тези големи атоми също не могат да образуват йонна връзка помежду си. Ковалентната връзка между тях също се оказва неблагоприятна, тъй като електронната плътност в големите външни електронни облаци е незначителна. В този случай, когато химическо вещество се образува от такива атоми, валентните електрони на всички свързани атоми се споделят (валентните електрони стават общи за всички атоми) и се образува метален кристал (или течност), в който атомите са свързани чрез метална връзка.

Как да определим какъв тип връзки образуват атомите на елементите в определено вещество?
Според позицията на елементите в естествената система от химични елементи, например:
1. Цезиев хлорид CsCl. Атомът на цезия (група IA) е голям и лесно отдава електрон, а атомът на хлор (група VIIA) е малък и лесно го приема, следователно връзката в цезиевия хлорид е йонна.
2. Въглероден диоксид CO 2 . Въглеродните атоми (група IVA) и кислородът (група VIA) не са много различни по размер - и двата са малки. Те се различават леко в склонността си да приемат електрони, следователно връзката в молекулата на CO 2 е ковалентна.
3. Азот N 2. Просто вещество. Свързаните атоми са идентични и малки, следователно връзката в молекулата на азота е ковалентна.
4. Калций Ca. Просто вещество. Свързаните атоми са идентични и доста големи, следователно връзката в калциевия кристал е метална.
5. Барий-тетраалуминий BaAl 4 . Атомите на двата елемента са доста големи, особено бариевите атоми, така че и двата елемента са склонни да отдават само електрони, следователно връзката в това съединение е метална.

ЙОННА ВРЪЗКА, КОВАЛЕНТНА ВРЪЗКА, МЕТАЛНА ВРЪЗКА, УСЛОВИЯ ЗА ТЯХНОТО ОБРАЗУВАНЕ.
1.На какво се дължи свързването на атомите и образуването на химични връзки между тях?
2.Защо благородните газове се състоят не от молекули, а от атоми?
3. Определете вида на химичната връзка в бинарни съединения: а) KF, K 2 S, SF 4 ; б) MgO, Mg 2 Ba, OF 2; в) Cu 2 O, CaSe, SeO 2. 4. Определете вида на химичната връзка в простите вещества: а) Na, P, Fe; b) S 8, F 2, P 4; в) Mg, Pb, Ar.

7.Z. йони. Йонна връзка

В предишния параграф се запознахте с йони, които се образуват, когато отделни атоми приемат или отдават електрони. В този случай броят на протоните в атомното ядро ​​престава да бъде равен на броя на електроните в електронната обвивка и химическата частица придобива електрически заряд.
Но един йон може също да съдържа повече от едно ядро, както в една молекула. Такъв йон е единична система, състояща се от няколко атомни ядра и електронна обвивка. За разлика от молекулата, общият брой на протоните в ядрата не е равен на общия брой на електроните в електронната обвивка, следователно електрическият заряд на йона.

Какви видове йони има? Тоест по какво могат да се различават?
Въз основа на броя на атомните ядра йоните се делят на просто(или моноатомен), тоест съдържащи едно ядро ​​(например: K, O 2) и комплекс(или многоатомен), тоест съдържащ няколко ядра (например: CO 3 2, 3). Простите йони са заредени аналози на атоми, а сложните йони са заредени аналози на молекули.
Въз основа на знака на техния заряд йоните се разделят на катиони И аниони.

Примери за катиони: К (калиев йон), Fe 2 (железен йон), NH 4 (амониев йон), 2 (тетраамин меден йон). Примери за аниони: Cl (хлориден йон), N 3 (нитриден йон), PO 4 3 (фосфатен йон), 4 (хексацианофератен йон).

Според стойността на заряда йоните се делят на еднократен(K, Cl, NH4, NO3 и др.), двойно заредени(Ca 2, O 2, SO 4 2 и т.н.) три зарядно устройство(Al 3, PO 4 3 и т.н.) и така нататък.

И така, ще наречем PO 4 3 йон трикратно зареден сложен анион, а Ca 2 йон двойно зареден прост катион.

Освен това йоните също се различават по своите размери. Размерът на прост йон се определя от радиуса на този йон или йонен радиус. Размерът на сложните йони е по-труден за характеризиране. Радиусът на йон, подобно на радиуса на атом, не може да бъде измерен директно (както разбирате, йонът няма ясни граници). Следователно, за характеризиране на изолирани йони, те използват орбитални йонни радиуси(примерите са в таблица 17).

Таблица 17. Орбитални радиуси на някои прости йони

Образува се между атоми с голяма разлика (>1,5 по скалата на Полинг) електроотрицателност, при която общата електронна двойка преминава преференциално към атома с по-висока електроотрицателност. Това е привличането на йони като противоположно заредени тела. Пример е съединението CsF, в което „степента на йонност” е 97%. Йонното свързване е краен случай на поляризация на ковалентната полярна връзка. Образува се между типичен метал и неметал. В този случай електроните от метала се прехвърлят напълно в неметала и се образуват йони.

$\backslash mathsf\; A\backslash cdot\; +\; \backslash cdot\; \backslash mathsf\; B\; \backslash to\; \backslash mathsf\; A^+\; [:\; \backslash mathsf\; B^-]$

Между получените йони възниква електростатично привличане, което се нарича йонно свързване. Или по-скоро този външен вид е удобен. Всъщност йонната връзка между атомите в нейната чиста форма не се осъществява никъде или почти никъде; обикновено всъщност връзката е отчасти йонна и отчасти ковалентна по природа. В същото време връзката на сложни молекулни йони често може да се счита за чисто йонна. Най-важните разлики между йонните връзки и другите видове химични връзки са ненасочеността и ненасищането. Ето защо кристалите, образувани поради йонни връзки, гравитират към различни плътни опаковки на съответните йони.

ХарактеристикиТакива съединения имат добра разтворимост в полярни разтворители (вода, киселини и др.). Това се дължи на заредените части на молекулата. В този случай диполите на разтворителя се привличат към заредените краища на молекулата и в резултат на брауновото движение „разкъсват“ молекулата на веществото на парчета и ги заобикалят, като им пречат да се свържат отново. Резултатът е йони, заобиколени от диполи на разтворителя.

Когато такива съединения се разтварят, обикновено се освобождава енергия, тъй като общата енергия на образуваните връзки разтворител-йон е по-голяма от енергията на връзката анион-катион. Изключение правят много соли на азотната киселина (нитрати), които абсорбират топлина при разтваряне (разтворите се охлаждат). Последният факт се обяснява на базата на закони, които се разглеждат във физическата химия.

Пример за образуване на йонна връзка

Нека разгледаме метода на образуване, използвайки примера на натриев хлорид NaCl. Електронната конфигурация на натриевите и хлорните атоми може да бъде представена по следния начин: $\backslash mathsf(Na^(11)\; 1s^22s^22p^63s^1)$И $\backslash mathsf(Cl^(17)\; 1s^22s^22p^63s^23p^5)$. Това са атоми с непълни енергийни нива. Очевидно е, че за да ги завърши, за натриев атом е по-лесно да отдаде един електрон, отколкото да спечели седем, а за хлорен атом е по-лесно да спечели един електрон, отколкото да отдаде седем. По време на химическо взаимодействие натриевият атом напълно отдава един електрон, а хлорният атом го приема.

Схематично това може да се напише така:

$\backslash mathsf(Na-e\; \backslash rightarrow\; Na^+)$- натриев йон, стабилна осемелектронна обвивка ( $\backslash mathsf(Na^(+)\; 1s^22s^22p^6)$) поради второто енергийно ниво. $\backslash mathsf(Cl+e\; \backslash rightarrow\; Cl^-)$- хлорен йон, стабилна осемелектронна обвивка.

Между йони $\backslash mathsf(Na^+)$И $\backslash mathsf(Cl^-)$Възникват електростатични сили на привличане, което води до образуването на връзка.

Вижте също

Напишете отзив за статията "Йонно свързване"

Връзки

Откъс, характеризиращ йонното свързване

След като обиколи цялата линия на войските от десния до левия фланг, принц Андрей се изкачи до батареята, от която, според офицера на щаба, се виждаше цялото поле. Тук той слезе от коня си и спря до най-външния от четирите оръдия, които бяха премахнати от крайниците. Пред оръдията вървеше часовият артилерист, който се бе изтегнал пред офицера, но по даден му знак възобнови униформената си, скучна походка. Зад оръдията имаше крайници, а по-назад имаше прикачни постове и артилерийски огън. Вляво, недалеч от най-външното оръдие, имаше нова плетена колиба, от която се чуваха оживени офицерски гласове.
Наистина от батареята се виждаше почти цялото разположение на руските войски и по-голямата част от противника. Точно срещу батареята, на хоризонта на отсрещния хълм се виждаше село Шенграбен; отляво и отдясно се виждаха на три места, сред дима от техните огньове, маси френски войски, от които, очевидно, повечето бяха в самото село и зад планината. Вляво от селото, в дима, изглеждаше нещо подобно на батерия, но беше невъзможно да се види добре с просто око. Десният ни фланг беше разположен на доста стръмен хълм, който доминираше над френската позиция. Нашата пехота беше разположена по него, а драгуните се виждаха на самия ръб. В центъра, където се намираше Тушинската батарея, от която принц Андрей наблюдаваше позицията, имаше най-лекото и право спускане и изкачване към потока, който ни отделяше от Шенграбен. Отляво нашите войски граничеха с гората, където димяха огньовете на нашата пехота, която цепеше дърва. Френската линия беше по-широка от нашата и беше ясно, че французите могат лесно да ни заобиколят от двете страни. Зад нашата позиция имаше стръмно и дълбоко дере, по което беше трудно да отстъпят артилерията и кавалерията. Княз Андрей, като се подпря на оръдието и извади портфейла си, си начерта план за разположението на войските. Той написа бележки с молив на две места, възнамерявайки да ги съобщи на Багратион. Той възнамеряваше, първо, да съсредоточи цялата артилерия в центъра и, второ, да прехвърли кавалерията обратно от другата страна на дерето. Княз Андрей, който постоянно беше с главнокомандващия, наблюдаваше движението на масите и общите заповеди и постоянно се занимаваше с исторически описания на битките, и в този предстоящ въпрос неволно мислеше за бъдещия ход на военните операции само в общи линии. Той си представи само следния вид големи произшествия: „Ако врагът започне атака на десния фланг“, каза си той, „Киевският гренадир и Подолският егер ще трябва да задържат позицията си, докато резервите на центъра не се приближат към тях. В този случай драгуните могат да ударят фланга и да ги съборят. В случай на атака на центъра, ние поставяме централна батарея на този хълм и под нейното прикритие събираме левия фланг и се оттегляме в дерето в ешелони“, разсъждаваше той на себе си...

Йонна химична връзка е връзка, която се образува между атоми на химични елементи (положително или отрицателно заредени йони). И така, какво е йонна връзка и как се образува?

Обща характеристика на йонните химични връзки

Йоните са частици, които имат заряд, в който се превръщат атомите в процеса на отдаване или приемане на електрони. Те се привличат един към друг доста силно, поради което веществата с този тип връзка имат високи точки на кипене и топене.

Ориз. 1. Йони.

Йонната връзка е химическа връзка между различни йони поради тяхното електростатично привличане. Може да се счита за граничен случай на ковалентна връзка, когато разликата в електроотрицателността на свързаните атоми е толкова голяма, че настъпва пълно разделяне на зарядите.

Ориз. 2. Йонна химична връзка.

Обикновено се смята, че връзката става електронна, ако EO е >1,7.

Разликата в стойността на електроотрицателността е толкова по-голяма, колкото по-далеч са разположени елементите един от друг в периодичната таблица по период. Тази връзка е характерна за металите и неметалите, особено тези, разположени в най-отдалечените групи, например I и VII.

Пример: готварска сол, натриев хлорид NaCl:

Ориз. 3. Диаграма на йонната химична връзка на натриевия хлорид.

В кристалите съществува йонна връзка, тя е силна и дълга, но не наситена и ненасочена. Йонното свързване е характерно само за сложни вещества, като соли, основи и някои метални оксиди. В газообразно състояние такива вещества съществуват под формата на йонни молекули.

Йонните химични връзки се образуват между типичните метали и неметали. Електроните задължително се прехвърлят от метала към неметала, образувайки йони. Резултатът е електростатично привличане, наречено йонна връзка.

Всъщност напълно йонна връзка не възниква. Така наречената йонна връзка е отчасти йонна и отчасти ковалентна по природа. Връзката на сложните молекулни йони обаче може да се счита за йонна.

Примери за образуване на йонна връзка

Има няколко примера за образуване на йонна връзка:

• взаимодействие между калций и флуорид

Ca 0 (атом) -2e=Ca 2 + (йон)

– за калция е по-лесно да отдаде два електрона, отколкото да спечели липсващите.

F 0 (атом)+1е= F- (йон)

– флуорът, напротив, по-лесно приема един електрон, отколкото да отдава седем електрона.

Нека намерим най-малкото общо кратно между зарядите на получените йони. То е равно на 2. Нека определим броя на флуорните атоми, които ще приемат два електрона от калциев атом: 2: 1 = 2. 4.

Нека създадем формулата за йонна химична връзка:

Ca 0 +2F 0 → Ca 2 +F−2.

• взаимодействие на натрий и кислород