イオン性の化学結合によって形成される物質。 要約: イオン結合

定義 1

分子の構造を研究するとき、その組成を構成する中性原子間の結合をもたらす力の性質について疑問が生じます。 このような分子内の原子間の結合を「結合」といいます。 化学結合.

次の 2 つのタイプに分類されます。

• イオン結合;
• 共有結合。

分割は条件付きで行われます。 ほとんどの場合、両方のタイプの接続の特徴が存在することが特徴です。 詳細で実証的な研究の助けを借りて、それぞれの場合において結合の「イオン性」と「共有価数」の程度の関係を確立することが可能です。

分子がその構成原子に分離されるとき、仕事をしなければならないことが実験的に証明されています。 つまり、その形成過程にはエネルギーの放出が伴わなければなりません。 2 つの水素原子が遊離状態にある場合、それらは 2 原子の H 2 分子内の原子と比較してより大きなエネルギーを持ちます。 分子の形成中に放出されるエネルギーは、原子を分子に結合させる相互作用力の働きの尺度と考えられます。

実験により、原子間の相互作用力の出現は、原子の外部価電子の存在によることが証明されています。 これは、化合物の種類に関係なく、原子のX線特性スペクトルをそのまま維持しながら、化学反応に入る原子の光学スペクトルが急激に変化するため可能です。

線光学スペクトルは価電子の状態によって決まり、特性X線放射は内部電子、つまりその状態によって決まります。 化学相互作用には電子が関与し、その変化にほとんどエネルギーを必要としません。 外側の電子はこの機能を持っています。 内殻の電子に比べてイオン化ポテンシャルが低くなります。

イオン結合

分子内の原子の化学結合の性質については仮定があり、これは外部電子間に電気的な性質の相互作用力が現れることを示しています。 安定条件を満たすには、反対の符号の電荷を持つ 2 つの相互作用する原子が存在する必要があります。 このタイプの化学結合は、一部の分子内でのみ実現できます。 原子の相互作用の後、イオンへの変換が発生します。 原子が 1 つ以上の電子を獲得すると、その電子は負イオンになり、もう 1 つは正イオンになります。

イオン結合は、反対の符号の電荷間の引力に似ています。 正に帯電したナトリウムイオン N a + が負の塩素 C l - に引き寄せられると、分子 N a Cl が得られます。これはイオン結合の明確な例として機能します。

定義 2

言い換えると、 イオン性化学結合ヘテロ極性（ヘテロ - 異なる）と呼ばれます。 分子とイオン結合の種類 - イオン性分子または異極性分子。

イオン結合の概念だけでは、すべての分子の構造や構造を説明できるわけではありません。 分子が 2 つの中性水素原子から形成される理由は説明できません。 水素原子の極性は同じであるため、水素イオンの一方が正の電荷を持ち、もう一方が負の電荷を持っていると仮定することは受け入れられません。 水素原子が持つ結合（中性原子間）は、量子力学によってのみ説明できます。 それは共有結合と呼ばれます。

共有結合

分子内の中性原子間の化学結合を 共有結合性またはホメオポーラ性（ホメオ – 同じ）。 このような結合に基づいて形成された分子は、ホメオポーラーまたは原子と呼ばれます。

古典物理学では、2 つの物体間の相互作用の実装が可能な 1 つのタイプの相互作用、つまり重力のみが考慮されます。 重力は小さいため、ホメオポーラー分子の相互作用をそれらの助けを借りて説明することは困難です。

共有結合は、原子核の場の電子の特定のエネルギーを持つ特定の量子状態にあることで構成されます。 原子核間の距離が変化すると、これは電子の運動状態とそのエネルギーに反映されます。 原子間のエネルギーが減少すると、原子核間の相互作用エネルギーが増加します。これは、斥力の作用によって説明されます。

核相互作用エネルギーの増加よりも速く、距離の減少に伴って電子エネルギーが減少すると、系の総エネルギーの値は大幅に減少します。 これは、反発する 2 つの原子核と 1 つの電子から構成される系における原子核間の距離を縮めようとする力の作用によって説明されます。 既存の引力は、分子の共有結合の生成に関与しています。 それらの出現は、共通の電子の存在によって、つまり原子間の電子交換によって引き起こされます。これは、それらが交換量子力であると考えられることを意味します。

共有結合には飽和という性質があります。 その発現は、原子の特定の価数によって可能になります。 つまり、水素原子は 1 つの水素原子と結合し、炭素原子は 4 つ以下の水素原子と結合します。

提案された関係は、古典物理学では受け入れられなかった原子価の説明に貢献します。 つまり、古典理論における相互作用の性質の観点からは、飽和特性は明確ではありません。

共有結合の存在は二原子分子だけで観察されるわけではありません。 これは、無機化合物 (一酸化窒素、アンモニアなど) の分子が多数存在するのが特徴です。

1927 年、量子力学の概念に基づいて、水素分子の共有結合の定量理論が W. ハイトラーと F. ロンドンによって作成されました。 彼らは、共有結合を持つ分子の出現を引き起こす理由、つまり、電子の区別がつかないことに関連する量子力学効果を証明しました。 主な結合エネルギーの決定は、交換積分の存在下で行われます。 水素分子の全スピンは 0 で、軌道運動量がないため、反磁性になります。 2 つの水素原子が衝突すると、両方の電子のスピンが平行な場合にのみ分子が現れます。 この状態では水素原子の反発が促進され、分子が形成できなくなります。

2 つの同一の原子が共有結合によって接続されると、分子内の電子雲の配置は対称になります。 結合が 2 つの異なる原子を結び付ける場合、電子雲は非対称に配置されます。 電子雲が非対称に分布している分子は永久双極子モーメント、つまり極性を持っています。 電子が原子の 1 つの近くに局在する確率が、この電子を別の原子の近くに見つける確率よりも優先されると、共有結合からイオン結合への遷移が発生します。 イオン結合と共有結合の間には明確な境界はありません。

例1

2 つの原子が接近したときの状態を説明します。

解決

2 つの原子間の距離が近づくと、次のような状況が発生する可能性があります。

1. 1 対以上の電子が問題の原子間で共有されます。 それらは原子間を移動し、他の場所よりも長くそこに留まることができます。 これは引力を生み出すのに役立ちます。
2. イオン結合の出現。 1 つ以上の電子は別の電子に移動できます。 つまり、これは魅力的なプラスイオンとマイナスイオンの出現に寄与します。
3. 接続は発生しません。 2 つの原子の電子構造は重なり合って 1 つのシステムを形成します。 パウリの原理によれば、このような系は 2 電子の量子状態にのみ不適切です。 より高いエネルギー レベルに移行すると、システムはより多くのエネルギーを受け取るため、不安定になります。 パウリの原理が満たされたとしても、系のエネルギーを増加させなければ、異なる電子間に電気的斥力が生じます。 条件によれば、パウリの原則よりも接続の作成に対する影響ははるかに小さくなります。

例 2

元素のイオン化エネルギー (イオン化ポテンシャル) は、1 つの原子から電子を取り除くのに必要なエネルギーです。 これは、外部電子の結合強度の尺度と考えられます。 リチウムのイオン化エネルギーがナトリウムより大きく、ナトリウムがカリウムより大きく、カリウムがルビジウムより大きい理由を説明してください。

解決

上記の元素はすべてアルカリ金属の性質を持ち、第 1 族に属します。 どの原子も s 状態の外側に電子を 1 つ持っています。 有効電荷が外側の電子を + q e に保持する結果として、内殻の電子は外側の電子を核電荷 + Z q e から部分的に遮蔽します。 このような原子から外側の電子を取り除くには、アルカリ金属原子を陽イオンに変換する作業を行う必要があります。 原子のサイズが大きくなると、原子核からの価電子の距離は長くなりますが、その引力は小さくなります。 このグループは、メンデレーエフの周期表によれば、上から下に向かってイオン化エネルギーが減少するという特徴があります。 左から右への各期間におけるその成長は、電荷の増加と内部遮蔽電子の一定数に関連しています。

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化学結合の特徴

化学結合の理論は、すべての理論化学の基礎を形成します。 化学結合は、分子、イオン、ラジカル、結晶に結合する原子の相互作用として理解されています。 化学結合には 4 つの種類があります。 イオン性、共有結合性、金属性、水素。 同じ物質でも異なる種類の結合が見られます。

1. 塩基では、ヒドロキソ基の酸素原子と水素原子の間の結合は極性共有結合であり、金属とヒドロキソ基の間はイオン結合です。

2. 酸素含有酸の塩の場合: 非金属原子と酸性残基の酸素の間 - 共有結合性極性、および金属と酸性残基の間 - イオン性。

3. アンモニウム、メチルアンモニウムなどの塩では、窒素原子と水素原子の間に極性の共有結合があり、アンモニウムまたはメチルアンモニウムイオンと酸残基の間にはイオン性があります。

4. 金属過酸化物 (Na 2 O 2 など) では、酸素原子間の結合は共有結合で非極性であり、金属と酸素の間はイオン結合などです。

すべての種類と種類の化学結合が統一されている理由は、それらの同一の化学的性質、つまり電子と核の相互作用です。 いずれの場合でも、化学結合の形成は、エネルギーの放出を伴う原子の電子と核の相互作用の結果です。

共有結合を形成する方法

共有結合による化学結合共有電子対の形成により原子間に生じる結合です。

共有結合性化合物は通常、気体、液体、または比較的低融点の固体です。 まれな例外の 1 つはダイヤモンドで、3,500 °C 以上で溶けます。 これは、個々の分子の集合体ではなく、共有結合した炭素原子の連続格子であるダイヤモンドの構造によって説明されます。 実際、ダイヤモンドの結晶は、そのサイズに関係なく、1 つの巨大な分子です。

共有結合は、2 つの非金属原子の電子が結合すると発生します。 結果として得られる構造は分子と呼ばれます。

このような結合の形成メカニズムは、交換またはドナー-アクセプターである可能性があります。

ほとんどの場合、共有結合した 2 つの原子は異なる電気陰性度を持ち、共有電子は 2 つの原子に等しく属しません。 ほとんどの場合、それらは別の原子よりもある原子に近くなります。 たとえば、塩化水素分子では、電気陰性度が水素よりも高いため、共有結合を形成する電子は塩素原子の近くに位置します。 ただし、電子を引きつける能力の差は、水素原子から塩素原子への完全な電子移動が起こるほど大きくありません。 したがって、水素原子と塩素原子の間の結合は、イオン結合 (完全な電子移動) と非極性共有結合 (2 つの原子間の電子対の対称配置) が交差したものと考えることができます。 原子の部分電荷はギリシャ文字のδで表されます。 このような結合は極性共有結合と呼ばれ、塩化水素分子は極性、つまり正に帯電した末端（水素原子）と負に帯電した末端（塩素原子）を持つと言われています。

1. 交換機構は、原子が不対電子を結合して共有電子対を形成するときに機能します。

1) H 2 - 水素。

この結合は、水素原子の s 電子 (s 軌道の重なり) による共通の電子対の形成によって発生します。

2) HCl - 塩化水素。

この結合は、s 電子と p 電子の共通電子対 (s-p 軌道の重なり) の形成によって発生します。

3) Cl 2: 塩素分子では、不対 p 電子 (p-p 軌道の重なり) により共有結合が形成されます。

4) N2: 窒素分子では、原子間に 3 つの共通の電子対が形成されます。

共有結合形成のドナー-アクセプター機構

ドナー電子対を持っています アクセプタ- このペアが占有することができる自由軌道。 アンモニウムイオンでは、水素原子との 4 つの結合はすべて共有結合です。3 つは交換機構に従って窒素原子と水素原子による共通の電子対の生成により形成され、1 つはドナー - アクセプター機構によって形成されます。 共有結合は、電子軌道の重なり方と、結合した原子の 1 つへの移動によって分類されます。 結合線に沿って電子軌道が重なり合った結果形成される化学結合は、 σ - 接続（シグマ結合）。 シグマ結合は非常に強いです。

p 軌道は 2 つの領域で重なることがあり、横方向の重なりによって共有結合を形成します。

結合線の外側、つまり 2 つの領域における電子軌道の「横方向」の重なりの結果として形成される化学結合は、パイ結合と呼ばれます。

共通の電子対がそれらが接続する原子の 1 つに対してどの程度変位するかに応じて、共有結合は極性または非極性になります。 同じ電気陰性度を持つ原子間で形成される共有化学結合は、無極性と呼ばれます。 原子は同じ電気陰性度、つまり他の原子から価電子を引き付ける性質を持っているため、電子対はどの原子に向かって移動することもありません。 例えば、

つまり、単純な非金属物質の分子は、非極性の共有結合によって形成されます。 電気陰性度が異なる元素の原子間の共有化学結合は極性と呼ばれます。

例えば、NH 3 はアンモニアです。 窒素は水素よりも電気陰性度が高い元素であるため、共有電子対はその原子に向かって移動します。

共有結合の特徴: 結合長とエネルギー

共有結合の特徴的な特性は、その長さとエネルギーです。 結合長は原子核間の距離です。 化学結合の長さが短いほど、化学結合は強くなります。 ただし、結合強度の尺度は結合エネルギーであり、結合を切断するのに必要なエネルギー量によって決まります。 通常、kJ/mol で測定されます。 したがって、実験データによると、H 2 、Cl 2 、および N 2 分子の結合長はそれぞれ 0.074、0.198、および 0.109 nm であり、結合エネルギーはそれぞれ 436、242、および 946 kJ/mol です。

イオン。 イオン結合

アトムがオクテット規則に従うには、主に 2 つの可能性があります。 その最初のものはイオン結合の形成です。 (2 番目は共有結合の形成です。これについては後述します)。 イオン結合が形成されると、金属原子は電子を失い、非金属原子は電子を獲得します。

I 族金属の原子と VII 族非金属原子という 2 つの原子が「出会う」と想像してみましょう。 金属原子にはその外側のエネルギー準位に電子が 1 つありますが、非金属原子にはその外側の準位が完成するために電子が 1 つ欠けているだけです。 最初の原子は、原子核から遠く離れて原子核に弱く結合している電子を 2 番目の原子に容易に与え、2 番目の原子はその外側の電子レベルに自由な場所を与えます。 次に、マイナス電荷の 1 つを奪われた原子はプラスに帯電した粒子になり、2 番目の原子は生成された電子によってマイナスに帯電した粒子に変わります。 このような粒子をイオンと呼​​びます。

これはイオン間に生じる化学結合です。 原子や分子の数を表す数値を係数といい、分子内の原子やイオンの数を表す数値を指数といいます。

金属接続

金属は、他の物質の性質とは異なる特定の性質を持っています。 このような特性としては、比較的高い融解温度、光を反射する能力、高い熱伝導率と電気伝導率が挙げられます。 これらの特徴は、金属内の特殊な種類の結合、つまり金属結合の存在によるものです。

金属結合は、金属結晶内の陽イオン間の結合であり、結晶中を自由に移動する電子の引力によって行われます。 外側準位にあるほとんどの金属の原子には、1、2、3 という少数の電子が含まれています。これらの電子は 簡単に外れます、そして原子はプラスイオンに変わります。 切り離された電子は、あるイオンから別のイオンに移動し、それらを単一の全体に結合します。 これらの電子はイオンと結合して一時的に原子を形成し、その後再び切り離されて別のイオンと結合するなどのプロセスが無限に発生します。これは次のように概略的に表すことができます。

その結果、金属の体積内では、原子がイオンに、またはその逆に連続的に変換されます。 共有電子を介したイオン間の金属結合は金属と呼ばれます。 金属結合は外部電子の共有に基づいているため、共有結合といくつかの類似点があります。 ただし、共有結合では、隣接する 2 つの原子のみの外側の不対電子が共有されますが、金属結合では、すべての原子がこれらの電子の共有に参加します。 そのため、共有結合を有する結晶は脆いのですが、金属結合を有する結晶は、一般に延性があり、導電性があり、金属光沢を持ちます。

金属結合は、純粋な金属とさまざまな金属の混合物、つまり固体および液体状態の合金の両方の特徴です。 ただし、蒸気状態では、金属原子は共有結合によって互いに結合されます (たとえば、ナトリウム蒸気は大都市の通りを照らすために黄色のランプを満たします)。 金属ペアは個々の分子（単原子および二原子）で構成されます。

金属結合は共有結合とは強度が異なり、そのエネルギーは共有結合のエネルギーの 3 ～ 4 分の 1 です。

結合エネルギーは、1 モルの物質を構成するすべての分子の化学結合を切断するのに必要なエネルギーです。 共有結合およびイオン結合のエネルギーは通常高く、100 ～ 800 kJ/mol 程度の値になります。

水素結合

間の化学結合 1 つの分子の正に分極した水素原子（またはその一部）および 電気陰性度の高い元素の負に分極した原子共有電子対（F、O、N、およびまれに S と Cl）を持つ別の分子（またはその一部）は水素と呼ばれます。 水素結合形成のメカニズムは、部分的には静電気的であり、部分的には静的です。 名誉を受け入れる性格.

分子間水素結合の例:

このような接続が存在すると、低分子物質であっても、通常の状態では液体 (アルコール、水) または容易に液化する気体 (アンモニア、フッ化水素) になります。 生体高分子（タンパク質（二次構造））では、カルボニル酸素とアミノ基の水素の間に分子内水素結合があります。

ポリヌクレオチド分子 - DNA (デオキシリボ核酸) - は、2 本のヌクレオチド鎖が水素結合によって互いに結合した二重らせんです。 この場合、相補性の原理が働きます。つまり、これらの結合はプリン塩基とピリミジン塩基で構成される特定のペア間で形成されます。チミン (T) はアデニン ヌクレオチド (A) の反対側に位置し、シトシン (C) はアデニン ヌクレオチド (A) の反対側に位置します。グアニン（G）。

水素結合を持つ物質は分子結晶格子を持っています。

7.1. 化学結合とは

前の章では、さまざまな元素の孤立した原子の組成と構造を理解し、それらのエネルギー特性を学びました。 しかし、私たちの周りの自然界では、孤立した原子は非常にまれです。 ほとんどすべての元素の原子は結合して分子やその他のより複雑な化学粒子を形成する「傾向」があります。 この場合、原子間に化学結合が生じると一般的に言われています。

電子は化学結合の形成に関与します。 この章を学ぶことで、これがどのように起こるのかがわかります。 しかし、最初に、なぜ原子が化学結合を形成するのかという疑問に答える必要があります。 これらのつながりの性質について何も知らなくても、私たちはこの質問に「エネルギー的に有益だからです！」と答えることができます。 しかし、結合が形成されるときのエネルギーの増加がどこから来るのかという疑問に答えて、化学結合がどのように、そしてなぜ形成されるのかを理解しようとします。

原子の電子構造と同じように、量子化学では化学結合を詳細かつ厳密に科学的に研究します。そして、あなたと私は、科学者によってなされた最も重要な結論のいくつかを利用することしかできません。 この場合、化学結合を記述するために、3 種類の化学結合 (イオン結合、共有結合、金属結合) の存在を規定する最も単純なモデルの 1 つを使用します。

覚えておいてください。どのモデルも、そのモデルの適用範囲の限界を知っていなければ、適切に使用できません。 私たちが使用するモデルにも適用可能な限界があります。 たとえば、このモデルの枠組み内では、酸素、ほとんどの水素化ホウ素、その他の物質の分子内の化学結合を記述することは不可能です。 これらの物質の化学結合を記述するには、より複雑なモデルが使用されます。

1. 結合している原子のサイズが大きく異なる場合、小さい原子 (電子を受け取りやすい) が大きい原子 (電子を与えやすい) から電子を受け取り、イオン結合が形成されます。 イオン結晶のエネルギーは孤立した原子のエネルギーより小さいため、原子が電子を供与して電子殻を完全に完成できなかった場合でも、イオン結合が発生します（電子殻は不完全なままになる可能性があります）。 d- または f-サブレベル)。 例を見てみましょう。

2. 結合原子が小さい場合( rああ<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 共有結合.
空間内での共有結合の形成は、異なる原子の不対価電子の電子雲の重なりと考えることができます。 この場合、一対の電子が原子を結合する共通の電子雲を形成します。 オーバーラップ領域の電子密度が高くなるほど、そのような結合が形成されるときに放出されるエネルギーが多くなります。
共有結合の形成の最も単純な例を検討する前に、原子の価電子をこの原子の記号の周りの点で表すことに同意します。点のペアは共有結合の孤立電子対と電子対を表します。個々のドットは不対電子を表します。 この指定により、原子、たとえばフッ素の価電子配置は記号 - で表され、酸素原子の価電子配置は - で表されます。 このような記号から構成される式は次のように呼ばれます。 電子式またはルイス式 (アメリカの化学者ギルバート ニュートン ルイスが 1916 年にそれらを提案しました)。 送信される情報量の観点から見ると、電子式は構造式のグループに属します。 原子による共有結合の形成の例:

3. 結合原子が大きい場合 ( r o > 1A) の場合、それらは多かれ少なかれ自分の電子を放棄する傾向があり、他の人の電子を受け入れる傾向は重要ではありません。 したがって、これらの大きな原子は互いにイオン結合を形成することもできません。 大きな外部電子雲の電子密度は重要ではないため、それらの間の共有結合も好ましくないことがわかります。 この場合、このような原子から化学物質が形成されると、結合しているすべての原子の価電子が共有され（価電子がすべての原子に共通となり）、原子同士が結合した金属の結晶（または液体）が形成されます。金属結合です。

特定の物質の元素の原子がどのような結合で形成されているかを判断するにはどうすればよいでしょうか?
自然の化学元素系における元素の位置に応じて、たとえば次のようになります。
1. 塩化セシウム CsCl。 セシウム原子（IA族）は大きくて電子を渡しやすく、塩素原子（VIIA族）は小さくて電子を受け取りやすいため、塩化セシウムの結合はイオン結合になります。
2. 二酸化炭素 CO 2 。 炭素原子 (IVA 族) と酸素 (VIA 族) のサイズには大きな違いはなく、どちらも小さいです。 これらは電子を受け取る傾向がわずかに異なるため、CO 2 分子内の結合は共有結合になります。
3. 窒素 N 2。 単体。 結合している原子は同一で小さいため、窒素分子内の結合は共有結合です。
4. カルシウムCa。 単体。 結合した原子は同一であり、非常に大きいため、カルシウム結晶内の結合は金属的です。
5.バリウムテトラアルミニウムBaAl 4 。 両方の元素の原子、特にバリウム原子は非常に大きいため、どちらの元素も電子のみを放出する傾向があるため、この化合物の結合は金属的になります。

イオン結合、共有結合、金属結合、それらの形成条件。
1.原子が結合し、それらの間に化学結合が形成される理由は何ですか?
2.なぜ希ガスは分子ではなく原子で構成されているのですか?
3. 二元化合物の化学結合の種類を決定します: a) KF、K 2 S、SF 4 ; b) MgO、Mg 2 Ba、OF 2; c) Cu2O、CaSe、SeO2。 4. 単体物質の化学結合の種類を決定します: a) Na、P、Fe。 b) S 8、F 2、P 4; c) Mg、Pb、Ar。

7.Z. イオン。 イオン結合

前の段落では、個々の原子が電子を受容または供与するときに形成されるイオンについて紹介しました。 この場合、原子核内の陽子の数と電子殻内の電子の数は等しくなくなり、化学粒子は電荷を獲得します。
ただし、分子と同様に、イオンにも複数の核が含まれる場合があります。 このようなイオンは、いくつかの原子核と電子殻からなる単一系です。 分子とは異なり、原子核内の陽子の総数は電子殻内の電子の総数、つまりイオンの電荷と等しくありません。

イオンにはどんな種類があるの？ つまり、どう違うのでしょうか？
原子核の数に基づいて、イオンは次のように分類されます。 単純（または 単原子)、つまり 1 つの原子核 (例: K、O 2) を含む、および 複雑な（または 多原子)、つまり、いくつかの原子核 (例: CO 3 2、3) が含まれています。 単純イオンは原子の荷電類似体であり、複合イオンは分子の荷電類似体です。
電荷の符号に基づいて、イオンは陽イオンに分類されます。 そして 陰イオン.

カチオンの例: K (カリウムイオン)、Fe 2 (鉄イオン)、NH 4 (アンモニウムイオン)、2 (テトラアンミン銅イオン)。 アニオンの例: Cl (塩化物イオン)、N 3 (窒化物イオン)、PO 4 3 (リン酸イオン)、4 (ヘキサシアノ鉄酸イオン)。

電荷値に応じて、イオンは次のように分類されます。 シングルショット(K、Cl、NH 4 、NO 3 など)、 二重請求された(Ca2、O2、SO42など) 3台の充電器(Al 3、PO 4 3 など) など。

したがって、PO 4 3 イオンを三価の複合アニオン、Ca 2 イオンを二価の単純カチオンと呼びます。

さらに、イオンの大きさも異なります。 単純なイオンのサイズは、そのイオンの半径によって決まります。 イオン半径。 錯イオンのサイズを特徴付けるのはさらに困難です。 イオンの半径は、原子の半径と同様、直接測定できません (ご存知のとおり、イオンには明確な境界がありません)。 したがって、孤立したイオンを特徴付けるために、彼らは使用します 軌道イオン半径(例は表 17 にあります)。

表 17. いくつかの単純なイオンの軌道半径

電気陰性度の差が大きい (ポーリング スケールで > 1.5) 原子間で形成され、共有電子対が電気陰性度のより高い原子に優先的に通過します。 これが、逆に帯電した物体としてのイオンの引力です。 一例は、「イオン性度」が 97% である化合物 CsF です。 イオン結合は、極性共有結合の分極の極端な例です。 一般的な金属と非金属の間に形成されます。 この場合、金属からの電子は完全に非金属に移動し、イオンが形成されます。

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

生成されたイオン間には静電引力が発生し、これをイオン結合と呼びます。 というかこの見た目は便利です。 実際、純粋な形では原子間のイオン結合はどこにも存在しないか、ほとんどどこにも存在しません。実際、結合は本質的に部分的にイオン性であり、部分的に共有結合です。 同時に、複雑な分子イオンの結合は、多くの場合、純粋にイオンであると考えることができます。 イオン結合と他の種類の化学結合の最も重要な違いは、方向性がないことと飽和していないことです。 そのため、イオン結合によって形成された結晶は、対応するイオンのさまざまな高密度充填物に向かって引力がかかります。

特徴このような化合物は、極性溶媒 (水、酸など) への溶解性に優れています。 これは、分子の帯電部分により発生します。 この場合、溶媒双極子は分子の荷電端に引き寄せられ、ブラウン運動の結果として物質の分子を細かく「引き裂き」、分子を取り囲み、分子が再び結合するのを防ぎます。 その結果、溶媒双極子に囲まれたイオンが生成されます。

このような化合物が溶解すると、形成された溶媒とイオンの結合の総エネルギーがアニオンとカチオンの結合のエネルギーよりも大きいため、通常、エネルギーが放出されます。 例外は、溶解時に熱を吸収する（溶液が冷える）多くの硝酸の塩（硝酸塩）です。 後者の事実は、物理化学で考えられる法則に基づいて説明されます。

イオン結合形成の例

塩化ナトリウムを例に生成方法を考えてみましょう。 塩化ナトリウム。 ナトリウム原子と塩素原子の電子配置は次のように表すことができます。 $\backslash mathsf(Na^(11)\; 1s^22s^22p^63s^1)$そして $\backslash mathsf(Cl^(17)\; 1s^22s^22p^63s^23p^5)$。 これらは不完全なエネルギー準位を持つ原子です。 明らかに、それらを完了するには、ナトリウム原子が 7 個の電子を得るよりも 1 個の電子を放棄する方が簡単です。また、塩素原子の場合、7 個の電子を放棄するよりも 1 個の電子を得る方が簡単です。 化学相互作用中、ナトリウム原子は 1 つの電子を完全に放棄し、塩素原子はそれを受け取ります。

概略的には、これは次のように記述できます。

$\backslash mathsf(Na-e\; \backslash rightarrow\; Na^+)$- ナトリウムイオン、安定した8電子殻（ $\backslash mathsf(Na^(+)\; 1s^22s^22p^6)$) 2 番目のエネルギー準位によるものです。 $\backslash mathsf(Cl+e\; \backslash rightarrow\; Cl^-)$- 塩素イオン、安定した 8 電子殻。

イオン間 $\backslash mathsf(Na^+)$そして $\backslash mathsf(Cl^-)$静電引力が発生し、接続が形成されます。

こちらも参照

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イオン結合を特徴付ける抜粋

アンドレイ王子は軍の戦列全体を右翼から左翼まで回り込んだ後、砲台に登ったが、司令部の将校によれば、そこから野原全体が見えたという。 ここで彼は馬から降り、手足から取り外された4基の大砲の一番外側で立ち止まった。 歩哨の砲兵は大砲の前を歩き、士官の前で体を伸ばしたが、合図で制服の退屈な歩きを再開した。 大砲の後ろにはリンバーがあり、さらに後ろにはヒッチポストと砲撃がありました。 一番外側の銃からそれほど遠くない左側に、新しい籐の小屋があり、そこからは活気のある将校の声が聞こえました。
実際、砲台からはロシア軍のほぼ全体の位置と敵の大部分が見えました。 砲台の真向かい、反対側の丘の地平線上にシェンラーベンの村が見えた。 左右の三か所で、火の煙の中にフランス軍の大群が見えたが、明らかにその大部分は村そのものと山の背後にいた。 村の左側、煙の中に砲台のようなものがあったが、肉眼ではよく見ることができなかった。 我々の右翼はかなり急な丘の上にあり、フランス軍陣地を支配していた。 私たちの歩兵はそれに沿って配置され、竜騎兵は端に見えました。 トゥシン砲台が位置し、そこからアンドレイ王子が陣地を眺めた中央には、シェンラーベンから私たちを隔てる川への最も緩やかでまっすぐな下り坂と上り坂がありました。 左側では、私たちの軍隊が森に隣接しており、そこでは薪を割る歩兵の火が煙を上げていました。 フランス軍の戦線は我々の戦線より幅が広く、フランス軍が両側から簡単に我々を迂回できることは明らかだった。 私たちの陣地の背後には急峻で深い渓谷があり、それに沿って砲兵と騎兵が退却するのは困難でした。 アンドレイ王子は大砲にもたれて財布を取り出し、軍隊の配置計画を自分で描いた。 彼はそれをバグラチオンに伝えるつもりで、2か所に鉛筆でメモを書いた。 彼は第一にすべての大砲を中央に集中させ、第二に騎兵を渓谷の反対側に戻すことを意図していた。 アンドレイ王子は常に最高司令官と一緒にいて、大衆の動きと一般的な命令を監視し、常に戦闘の歴史的記述に従事しており、今回の件では思わず一般的な観点からのみ将来の軍事作戦の方向性について考えました。 彼は次のような大事故だけを想像していた。「敵が右翼に攻撃を仕掛けてきたら、キエフ擲弾兵とポドリスク猟兵は中央の予備部隊が近づくまでその位置を保たなければならないだろう」と彼は心の中で思った。 この場合、竜騎兵は側面を攻撃して倒すことができます。 中央が攻撃された場合、我々はこの丘に中央砲台を置き、その遮蔽物の下で左翼をまとめ、梯団を組んで渓谷に後退する」と彼は自分なりに考えた…

イオン化学結合は、化学元素 (正または負に帯電したイオン) の原子間に形成される結合です。 では、イオン結合とは何ですか?また、それはどのように形成されるのでしょうか?

イオン化学結合の一般的な特徴

イオンは、原子が電子を授受する過程で変化する電荷を持つ粒子です。 それらは互いに非常に強く引き付けられるため、このタイプの結合を持つ物質は沸点と融点が高くなります。

米。 1. イオン。

イオン結合は、静電引力による異なるイオン間の化学結合です。 結合した原子の電気陰性度の差が非常に大きく、電荷の完全な分離が発生する場合は、共有結合の限定的なケースと考えることができます。

米。 2. イオン性化学結合。

一般に、EO が 1.7 を超える場合、結合は電子的になると考えられています。

電気陰性度の値の差は、元素が周期表上で周期ごとに互いに離れているほど大きくなります。 この結合は、金属と非金属、特に最も遠いグループ、例えば I と VII に位置するものの特徴です。

例: 食塩、塩化ナトリウム NaCl:

米。 3. 塩化ナトリウムのイオン化学結合の図。

結晶中にはイオン結合が存在し、その結合は強くて長いですが、飽和しておらず、方向性もありません。 イオン結合は、塩、アルカリ、一部の金属酸化物などの複雑な物質にのみ特徴的です。 気体状態では、このような物質はイオン分子の形で存在します。

イオン化学結合は、典型的な金属と非金属の間に形成されます。 電子は必ず金属から非金属に移動し、イオンを形成します。 その結果、イオン結合と呼ばれる静電引力が生じます。

実際には、完全なイオン結合は起こりません。 いわゆるイオン結合は、本質的に部分的にイオン性であり、部分的に共有結合です。 ただし、複雑な分子イオンの結合はイオンであると考えることができます。

イオン結合形成の例

イオン結合形成の例はいくつかあります。

• カルシウムとフッ化物の相互作用

Ca 0 (原子) -2e=Ca 2 + (イオン)

– カルシウムは、失われた電子を獲得するよりも、2 つの電子を与える方が簡単です。

F 0 (原子)+1= F- (イオン)

– 逆に、フッ素は 7 個の電子を放棄するよりも 1 個の電子を受け入れる方が簡単です。

結果として得られるイオンの電荷間の最小公倍数を見つけてみましょう。 これは 2 に等しいです。カルシウム原子から 2 つの電子を受け取るフッ素原子の数を決定しましょう: 2: 1 = 2. 4.

イオン化学結合の式を作成しましょう。

Ca 0 +2F 0 →Ca 2 +F−2。

• ナトリウムと酸素の相互作用