Legame ionico Metodo di formazione e proprietà

il reazioni chimiche gli elettroni di un atomo possono andare completamente in un altro. Tale ridistribuzione delle cariche porta alla formazione di ioni positivamente e negativamente caricati (cationi e anioni). Tra loro si crea un tipo speciale di interazione: il legame ionico. Consideriamo più in dettaglio il metodo di formazione, la struttura e le proprietà delle sostanze.

elettronegatività

Gli atomi differiscono nell'elettronegatività (EO) - la capacità di attirare elettroni dai gusci di valenza di altre particelle. Per la determinazione quantitativa, viene utilizzata la scala di elettronegatività relativa proposta da L. Polling (una quantità senza dimensione). Più forte di altri elementi, la capacità di attrarre elettroni da atomi di fluoro è espressa, il suo EO è 4. Nella scala Polling, ossigeno, azoto e cloro seguono immediatamente il fluoro. I valori di EO dell'idrogeno e di altri non metalli tipici sono uguali o vicini a 2. Tra i metalli, la maggior parte ha elettronegatività da 0,7 (Fr) a 1,7. C'è una dipendenza della ionicità del legame sulla differenza tra gli elementi chimici EO. Più è grande, maggiore è la probabilità che si crei un legame ionico. Questo tipo di interazione è più comune quando la differenza EO = 1.7 e superiore. Se il valore è inferiore, i composti sono covalenti polari.

Energia di ionizzazione

Per il distacco di elettroni esterni debolmente legati al nucleo, è necessaria l'energia di ionizzazione (EI). L'unità di cambiamento di questa quantità fisica è 1 volt elettronico. Vi sono regolarità nel cambio di EI nelle righe e nelle colonne del sistema periodico, a seconda dell'aumento della carica nucleare. Nei periodi da sinistra a destra, l'energia di ionizzazione aumenta e acquisisce i valori più alti per i non metalli. Nei gruppi, diminuisce da cima a fondo. La ragione principale è un aumento del raggio dell'atomo e la distanza dal nucleo agli elettroni esterni, che facilmente si staccano. Si forma una particella carica positivamente - il catione corrispondente. La magnitudo dell'EI può essere valutata sulla base di un legame ionico. Le proprietà dipendono anche dall'energia di ionizzazione. Per esempio metalli alcalini e i metalli alcalino-terrosi hanno piccoli valori EI. Hanno proprietà restrittive (metalliche) pronunciate. I gas inerti sono chimicamente inattivi a causa della loro elevata energia di ionizzazione.

Affinità elettronica

Nelle interazioni chimiche, gli atomi possono attaccare gli elettroni per formare una particella negativa, l'anione, il processo è accompagnato dal rilascio di energia. La quantità fisica corrispondente è l'affinità per l'elettrone. L'unità di misura è la stessa dell'energia di ionizzazione (1 volt elettronico). Ma i suoi valori esatti non sono noti per tutti gli elementi. Gli alogeni hanno l'affinità elettronica più alta. Al livello esterno degli atomi degli elementi - 7 elettroni, manca solo uno all'ottetto. L'affinità elettronica per gli alogeni è alta, hanno forti proprietà ossidative (non metalliche).

L'interazione degli atomi nella formazione dei legami ionici

Gli atomi con un livello esterno incompleto si trovano in uno stato di energia instabile. Il desiderio di ottenere una configurazione elettronica stabile è la ragione principale che porta alla formazione di composti chimici. Il processo è solitamente accompagnato dal rilascio di energia e può portare a molecole e cristalli che differiscono per struttura e proprietà. Metalli forti e non metalli differiscono significativamente tra loro in un numero di indicatori (EO, EI e affinità elettronica). Per loro, un tipo di interazione, come un legame chimico ionico, in cui si muove l'orbitale molecolare unificante (una coppia di elettroni comuni), è più adatto. Si ritiene che quando si formano gli ioni, i metalli trasferiscano completamente gli elettroni ai non-metalli. La forza del legame che è sorto dipende dal lavoro richiesto per distruggere le molecole che costituiscono 1 mole della sostanza studiata. Questa quantità fisica è nota come energia vincolante. Per i composti ionici, i suoi valori vanno da diverse decine a centinaia di kJ / mol.

Formazione di ioni

Un atomo che dona i suoi elettroni durante le interazioni chimiche si trasforma in un catione (+). La particella ospite è l'anione (-). Per scoprire come si comportano gli atomi, se sorgono ioni, è necessario stabilire la differenza tra i loro EO. Il modo più semplice è eseguire tali calcoli per un composto di due elementi, ad esempio, cloruro di sodio.

• EO (Cl) = 3,16;
• EO (Na) = 0,99;
• 3,16 - 0,99 = 2,17.
• 2,17 più di 1,7, si verifica un legame ionico.

Il sodio ha un totale di 11 elettroni, la configurazione dello strato esterno è 3s ¹ . Per completarlo, un atomo è più facile da distribuire 1 elettrone che attaccare 7. La struttura dello strato di valenza del cloro è descritta dalla formula 3s ² 3p ⁵ . L'atomo ha un totale di 17 elettroni, 7 - esterni. Uno non è abbastanza per ottenere un ottetto e una struttura stabile. Le proprietà chimiche confermano l'assunzione dell'atomo di sodio e il cloro accetta gli elettroni. Ci sono ioni: positivo (catione di sodio) e negativo (anione di cloro).

Legame ionico

Perdendo un elettrone, il sodio acquisisce una carica positiva e un guscio stabile di un atomo di gas inerte di neon (1s ² 2s ² 2p ⁶ ). Il cloro come risultato dell'interazione con il sodio riceve un'ulteriore carica negativa e lo ione ripete la struttura del guscio atomico di un gas nobile di argon (1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ ). La carica elettrica acquisita si chiama carica ionica. Ad esempio, Na ⁺ , Ca ²⁺ , Cl ^- , F ^- . Gli ioni possono contenere atomi di diversi elementi: NH ₄ ⁺ , SO ₄ ^2- . All'interno di ioni così complessi, le particelle sono legate da un meccanismo donatore-accettore o covalente. L'attrazione elettrostatica si verifica tra particelle cariche opposte. Il suo valore nel caso di un legame ionico è proporzionale alle cariche e con l'aumentare della distanza tra gli atomi si indebolisce. Caratteristiche caratteristiche del legame ionico:

• i metalli forti reagiscono con elementi attivi non metallici;
• gli elettroni si muovono da un atomo all'altro;
• Gli ioni risultanti hanno una configurazione stabile dei gusci esterni;
• l'attrazione elettrostatica si verifica tra particelle cariche opposte.

Reticoli cristallini composti ionici

Nelle reazioni chimiche, i metalli del 1 °, 2 ° e 3 ° gruppo del sistema periodico di solito perdono elettroni. La formazione di ioni positivi singoli, doppi e tripli. I non-metalli del sesto e del settimo gruppo di solito attaccano elettroni (eccetto per la reazione con fluoro). Appaiono ioni negativi singoli e doppiamente caricati. I costi energetici per questi processi, di norma, vengono compensati quando viene creato un cristallo. I composti ionici sono generalmente allo stato solido, formano strutture costituite da cationi e anioni carichi in modo opposto. Queste particelle attirano e formano grossi reticoli cristallini in cui gli ioni positivi sono circondati da particelle negative (e viceversa). La carica totale della materia è zero, perché il numero totale di protoni è bilanciato dal numero di elettroni di tutti gli atomi.

Proprietà delle sostanze con legame ionico

Le sostanze cristalline ioniche sono caratterizzate da alti punti di ebollizione e punti di fusione. Di solito questi composti sono resistenti al calore. La seguente caratteristica può essere rilevata dissolvendo tali sostanze in un solvente polare (acqua). I cristalli vengono facilmente distrutti e gli ioni entrano in una soluzione con conduttività elettrica. I composti ionici sono anche distrutti dalla fusione. Appaiono particelle cariche libere, quindi il fuso conduce corrente elettrica. Le sostanze con legame ionico sono elettroliti - conduttori del secondo tipo.

Gli ossidi e gli alogenuri dei metalli alcalini e alcalino-terrosi appartengono al gruppo dei composti ionici. Quasi tutti sono ampiamente usati nella scienza, nella tecnologia, nella produzione chimica, nella metallurgia.