Charakterystyka wiązania jonowego.

Anna 0 komentarze

Dwa jony o przeciwnym znaku mogą tworzyć cząsteczkę dzięki działaniu sił Coulomba. Związki powstałe w ten sposób nazywamy jonowymi i wiązania w nich występujące wiązaniami jonowymi (inaczej nazywane heteopolarnymi, różnobiegunowymi lub biegunowymi).

Wiązanie jonowe powstaje wskutek przekazania elektronów pomiędzy atomami pierwiastków o dużych różnicach elektroujemności (wartości powinowactwa elektronowego).

Istotą powstawania wszystkich wiązań chemicznych jest dążenie atomów do uzyskania trwałej konfiguracji elektronów walencyjnych tzn. oktetu lub dubletu, charakterystyczne dla konfiguracji gazów szlachetnych.

Atomy biorące udział w wiązaniu jonowym osiągają zamkniętą powłokę elektronową najbliżej siebie położonego gazu szlachetnego.

P r z y k ł a d.  Sód/Na posiada konfigurację elektronową 1s²2s²2p⁶3s¹. W wyniku jonizacji, elektron 3s¹ zostaje usunięty, powstaje  jon Na⁺ o konfiguracji elektronowej: 1s²2s²2p² odpowiadający konfiguracji neonu. Chlor/Cl o konfiguracji 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵, w wyniku jonizacji, przyjmuje jeden elektron na orbital 3p i przechodzi w jon Cl^-  o konfiguracji elektronowej: 1s²2s²2o⁶3s²3p⁶ odpowiadającej konfiguracji argonu.

Im większa jest różnica elektroujemności obu pierwiastków, tym mocniej jest zaznaczony charakter jonowy wiązania. Elektroujemnością pierwiastka nazywamy jego dążenie do przyłączenia elektronu. Wg skali elektroujemności Paulinga gazy szlachetne mają wartość elektroujemności równą zeru, najwyższą ma fluor (4,0), a najniższą poza gazami szlachetnymi mają cez (Cs=0,7) i frans (Fr=0,7).

Na podstawie różnicy elektroujemności (według skali Paulinga) 
× wiązania jonowe występują jeśli różnica jest większa niż 1,7

Wielkość ładunku elektrycznego nazywamy wartościowością jonową lub elektrowartościowością, która jest równa liczbie elektronów, jaką atom stracił lub przyjął podczas reakcji chemicznej, przechodząc w bardziej trwałą postać jonową. Może ona być dodatnia lub ujemna.
szlachetnymi mają cez (Cs=0,7) i frans (Fr=0,7).

Istnieje stosunkowo niewiele związków zaliczanych do typu jonowego. Są to przeważnie związki nieorganiczne, głównie sole, wodorotlenki i tlenki metali I i II grupy układu okresowego. 

O całkowitym przejściu elektronu z orbitalu jednego atomu na orbital drugiego atomu można mówić rozpatrując ten proces w roztworach (np.NaCl). W stanie krystalicznym elektron nie przechodzi całkowicie na orbital drugiego atomu, a pozostaje tylko w większym lub mniejszym stopniu w zasięgu oddziaływania drugiego atomu. Czyli w tym przypadku nie mamy do czynienia ze 100% czystym wiązaniem jonowym. Mniej lub bardziej jonowy charakter wiązania zależy od różnicy elektroujemności partnerów. Umownym przyjęto nazywać jonowym to wiązanie, w którym charakter jonowy sięga powyżej 50%.

W kryształach związków jonowych nie można wyróżnić izolowanych od siebie cząsteczek, gdyż wszystkie jony połączone są siłami o tym samym charakterze - siłami jonowymi. Istnieją tylko ugrupowania naładowanych cząsteczek, a mianowicie występują tylko jony dodatnie i ujemne, a cały kryształ można uważać za jedną ogromną cząsteczkę, w której ilość poszczególnych jonów odpowiada stechiometrycznie wzorowi cząsteczki. Każdy jon sodu w NaCl otoczony jest przez 6 atomów chloru, a każdy jon chloru otoczony jest przez 6 jonów sodu. Nie można więc odróżnić, który z jonów sodu należy do którego z jonów chloru i odwrotnie.

Związki jonowe charakteryzują się przewodnictwem prądu w stanie stopionym i w roztworach. W stanie stałym są złymi przewodnikami. Posiadają one wysokie temperatury wrzenia i topnienia.

[1] Władysław Gałasiński, Elementy chemii ogólnej, część I wykłady, Białystok 1989, s. 110-111

(2) Rys. 1: stworzony w gimp na podstawie rysunku z książki [1]

(3) Rys. 2: www.chemistry.wustl.edu
Jeżeli jesteś autorem tej grafiki i nie życzysz sobie aby była ona wyświetlana na tym blogu, skontaktuj się ze mną za pomocą formularza na dole strony, a niezwłocznie ją usunę.
If you are the author of this image and do not wish for it to appear on this blog, please contact me using the contact form at the bottom of the page, and I will remove it immediately.

{4} OpenAGH - wiązanie jonowe