Іонний хімічний зв'язок

Іонний хімічний зв'язок – це зв'язок, який утворюється між атомами хімічних елементів (позитивно чи негативно заряджені іони). То що таке іонний зв'язок, і як відбувається її освіта?

Загальна характеристика іонного хімічного зв'язку

Іони – це частинки, що мають заряд, на які перетворюються атоми в процесі віддачі або прийняття електронів. Притягуються вони один до одного досить сильно, саме тому у речовин з таким типом зв'язку високі температури кипіння і плавлення.

Іонний зв'язок – хімічний зв'язок між різноіменними іонами, обумовлений їх електростатичним тяжінням. Її можна вважати граничним випадком ковалентного зв'язку, коли різниця електронегативностей зв'язаних атомів така велика, що відбувається повний поділ зарядів.

Зазвичай вважається, що зв'язок набуває електронного характеру, якщо ЕО >1,7.

Відмінність у значенні електронегативності тим більше, що далі елементи розташовані один від одного в періодичній системі за періодом. Цей зв'язок характерний для металів і неметалів, особливо розташованих у найбільш віддалених групах, наприклад, I і VII.

Приклад: кухонна сіль, хлорид натрію NaCl:

Мал. 3. Схема іонного хімічного зв'язку натрію хлориду.

Іонний зв'язок існує в кристалах, він має міцність, довжину, але не насичений і не спрямований. Іонний зв'язок характерний лише для складних речовин, таких як солі, луги, деякі оксиди металів. У газоподібному стані такі речовини існують як іонних молекул.

Іонний хімічний зв'язок утворюється між типовими металами та неметалами.Електрони обов'язково від металу переходять до неметалу, утворюючи іони. В результаті утворюється електростатичне тяжіння, яке називають іонним зв'язком.

Насправді, повністю іонного зв'язку не зустрічається. Так званий іонний зв'язок носить частково іонний, частково ковалентний характер. Однак зв'язок складних молекулярних іонів може вважатися іонним.

Приклади утворення іонного зв'язку

Можна навести кілька прикладів утворення іонного зв'язку:

- Кальцію легше віддати два електрони, ніж отримати відсутні.

- Фтору, навпаки, легше прийняти один електрон, ніж віддати сім електронів.

Знайдемо найменше загальне кратне між зарядами іонів, що утворюються. Воно дорівнює 2. Визначимо число атомів фтору, які приймуть два електрони від атома кальцію: 2 : 1 = 2. 4.

Складемо формулу іонного хімічного зв'язку:

- Натрій знаходиться в головній підгрупі першої групи. Він легко може віддавати один електрон.

– кисень знаходиться у головній підгрупі шостої групи. Природно, що йому легше отримати два електрони, ніж віддати шість.

Знайдемо найменше загальне кратне між зарядами іонів, що утворюються. Воно дорівнює 2 : 1 = 2. Визначимо число атомів натрію, які віддадуть два електрони атому кисню: 2. 4.

Складемо схему утворення іонного зв'язку:

Що ми дізналися?

Іонний зв'язок та іони вивчаються в 11 класі. Іонний хімічний зв'язок – зв'язок між позитивними та негативними іонами, що здійснюється між металами та неметалами.

Хімічний зв'язок: ковалентний (полярний та неполярний), іонний, металевий, водневий - ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ХІМІЇ

Вчення про хімічний зв'язок складає основу всієї теоретичної хімії.

Під хімічним зв'язком розуміють таку взаємодію атомів, яка пов'язує їх у молекули, іони, радикали, кристали.

Розрізняють чотири типи хімічних зв'язків: іонну, ковалентну, металеву та водневу.

Різні типи зв'язків можуть бути в одних і тих же речовинах.

1. В основах: між атомами кисню та водню в гідроксогрупах зв'язок полярний ковалентний, а між металом та гідроксогрупою — іонний.

2. У солях кисневмісних кислот: між атомом неметалу та киснем кислотного залишку — ковалентна полярна, а між металом та кислотним залишком — іонна.

3. У солях амонію, метиламонію тощо між атомами азоту і водню — ковалентна полярна, а між іонами амонію або метиламонію і кислотним залишком — іонна.

4. У пероксидах металів (наприклад, Na₂O₂) зв'язок між атомами кисню ковалентний неполярний, а між металом і киснем - іонний і т.д.

- ЗАПАМ'ЯТАЙ. Ковалентний зв'язок утворюється за обмінним механізмом, коли атоми утворюють загальні електронні пари. Ковалентний зв'язок утворюється за донорно-акцепторним механізмом, коли донор має електронну пару, а акцептору належить вільна орбіталь, яку ця пара може зайняти.

Причиною єдності всіх типів та видів хімічних зв'язків служить їхня однакова хімічна природа — електронно-ядерна взаємодія. Утворення хімічного зв'язку в будь-якому випадку є результатом електронно-ядерної взаємодії атомів, що супроводжується виділенням енергії.

Способи утворення ковалентного зв'язку

Ковалентний хімічний зв'язок - це зв'язок, що виникає між атомами за рахунок утворення загальних електронних пар.

Механізм утворення такого зв'язку може бути обмінним та донорно-акцепторним.

1.Обмінний механізм діє коли атоми утворюють загальні електронні пари за рахунок об'єднання неспарених електронів.

Зв'язок виникає завдяки утворенню загальної електронної пари s-електронами атомів водню (перекривання s-орбіталей).

Зв'язок виникає за рахунок утворення загальної електронної пари з s- та р-електронів (перекривання s-р-орбіталей).

3) Cl₂: у молекулі хлору ковалентний зв'язок утворюється за рахунок непарних р-електронів (перекривання р-р-орбіталей).

4) N₂: у молекулі азоту між атомами утворюються три загальні електронні пари.

2. Донорно-акцепторний механізм утворення ковалентного зв'язку розглянемо на прикладі іону амонію NH₄ + .

Донор має електронну пару, акцептор — вільну орбіталь □, яку ця пара може зайняти. механізму.

Ковалентні зв'язки класифікують за способом перекривання електронних орбіталей, а також усунення їх до одного із зв'язаних атомів.

Хімічні зв'язки, що утворюються в результаті перекриття електронних орбіталей вздовж лінії зв'язку, називаються зв'язками σ (сигма-зв'язками).

р-орбіталі можуть перекриватися у двох областях, утворюючи ковалентний зв'язок за рахунок бічного перекривання.

Хімічні зв'язки, що утворюються в результаті «бічного» перекривання електронних орбіталей поза лінією зв'язку, тобто в двох областях, називаються π-зв'язками (пі-зв'язками).

За ступенем зміщення загальних електронних пар до одного із зв'язаних ними атомів ковалентний зв'язок може бути полярним і неполярним.

Ковалентний хімічний зв'язок, що утворюється між атомами з однаковою електронегативністю, називають неполярним. Електронні пари не зміщені до жодного з атомів, тому що атоми мають однакову електронегативність - властивість відтягувати до себе валентні електрони від інших атомів. Наприклад,

т. е. за допомогою ковалентного неполярного зв'язку утворені молекули простих речовин-неметалів.

- ЗАПАМ'ЯТАЙ. σ-зв'язки можуть утворюватися за рахунок перекривання електронних орбіталей: s-s (H₂), s-p (HCl), p-p (Cl₂).

Ковалентний хімічний зв'язок між атомами елементів, електронегативність яких різняться, називають полярним.

Наприклад, NH₃ - Аміак. Азот більш електронегативний елемент, ніж водень, тому загальні електронні пари зміщуються для його атома.

Характеристики ковалентного зв'язку: довжина та енергія зв'язку

Характерні властивості ковалентного зв'язку - її довжина та енергія. Довжина зв'язку – це відстань між ядрами атомів. Хімічний зв'язок тим міцніший, чим менша його довжина. Однак мірою міцності зв'язку є енергія зв'язку, яка визначається кількістю енергії, яка потрібна для розриву зв'язку. Зазвичай вона вимірюється кДж/моль. Так, згідно з досвідченими даними, довжини зв'язку молекул H₂, Cl₂ та N₂ відповідно становлять 0,074, 0,198 і 0,109 нм, а енергії зв'язку відповідно дорівнюють 436, 242 і 946 кДж/моль.

Уявімо, що «зустрічаються» два атоми: атом металу I групи та атом неметалу VII групи. У атома металу на зовнішньому енергетичному рівні знаходиться єдиний електрон, а атому неметалу якраз не вистачає саме одного електрона, щоб його зовнішній рівень виявився завершеним.

- ЗАПАМ'ЯТАЙ. Іони - це заряджені частинки, що перетворюються на атоми шляхом прийняття або віддачі електронів.

Перший атом легко віддасть другому свій далекий від ядра і слабко пов'язаний із ним електрон, а другий надасть йому вільне місце своєму зовнішньому електронному рівні.

Тоді атом, позбавлений одного свого негативного заряду, стане позитивно зарядженою частинкою, а другий перетвориться на негативно заряджену частинку завдяки отриманому електрону. Такі частки називаються іонами.

Іонний зв'язок - це хімічний зв'язок, що виникає між іонами.

Цифри, що показують число атомів чи молекул, називаються коефіцієнтами, а цифри, що показують число атомів чи іонів у молекулі, називають індексами.

Атоми більшості металів на зовнішньому рівні містять невелику кількість електронів - 1, 2, 3. Ці електрони легко відриваються, і атоми при цьому перетворюються на позитивні іони. Електрони, що відірвалися, переміщаються від одного іона до іншого, зв'язуючи їх в єдине ціле. Поєднуючись з іонами, ці електрони утворюють тимчасово атоми, потім знову відриваються і з'єднуються вже з іншим іоном і т.п. буд. Нескінченно відбувається процес, який схематично можна зобразити так:

Отже, в обсязі металу атоми безперервно перетворюються на іони і навпаки.

Зв'язок у металах між іонами за допомогою узагальнених електронів називається металевим.

- ЗАПАМ'ЯТАЙ. p align="justify"> Металевий зв'язок характерна для елементів, атоми яких на зовнішньому рівні мають мало валентних електронів, слабо утримуються в атомі, і велика кількість енергетично близьких вільних орбіталей.

Металевий зв'язок має деяку подібність до ковалентної, оскільки заснована на узагальненні зовнішніх електронів.Однак при ковалентному зв'язку узагальнено зовнішні непарні електрони лише двох сусідніх атомів, у той час як при металевому зв'язку в усуспільненні цих електронів беруть участь усі атоми (рис. 6, 7). Саме тому кристали з ковалентним зв'язком крихкі, а з металевою, як правило, пластичні, електропровідні та мають металевий блиск.

Мал. 6. Схема будови фрагмента кристалічного натрію

Мал. 7. Схема металевого зв'язку

Металевий зв'язок характерний як для чистих металів, так і для сумішей різних металів — сплавів, що знаходяться в твердому та рідкому станах. Однак у пароподібному стані атоми металів пов'язані між собою ковалентним зв'язком (наприклад, парами натрію заповнюють лампи жовтого світла для освітлення вулиць великих міст). Пари металів складаються з окремих молекул (одноатомних та двоатомних).

Хімічний зв'язок між позитивно поляризованими атомами водню однієї молекули (або її частини) та негативно поляризованими атомами сильно електронегативних елементів, що мають наділені електронні пари (F, O, N і рідше S і Cl), іншої молекули (або її частини) називають водневою.

Механізм утворення водневого зв'язку частково має електростатичний, частково донорно-акцепторний характер.

Приклади міжмолекулярного водневого зв'язку:

За наявності такого зв'язку навіть низькомолекулярні речовини можуть бути за звичайних умов рідинами (спирт, вода) або газами, що легко зріджуються (аміак, фтороводород).

У біополімерах - білках (вторинна структура) - є внутрішньомолекулярний водневий зв'язок між карбонільним киснем і воднем аміногрупи:

Молекули полінуклеотидів - ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) - являють собою подвійні спіралі, в яких два ланцюги нуклеотидів пов'язані один з одним водневими зв'язками. У цьому діє принцип комплементарності, тобто. е. ці зв'язки утворюються між певними парами, що складаються з пуринової та піримідинової основ: проти аденінового нуклеотиду (А) розташовується тіміновий (Т), а проти гуанінового (Г) - цитозиновий (Ц).

Речовини з водневим зв'язком мають молекулярні кристалічні ґрати.

Бібліотека освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та їхніх батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми лише конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет, які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Якщо ви володієте авторським правом на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його або отримати посилання на місце комерційного розміщення матеріалів, зверніться для погодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми витратили багато зусиль, щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2014-2024 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.