ГлавнаяРазноеВещества с ионной связью

Что такое ионная связь? Примеры веществ с ею и ее свойства. Вещества с ионной связью


что это такое, формула вещества, схема и свойства, способ образования и определение

Все химические соединения образуются посредством образования химической связи. И в зависимости от типа соединяющихся частиц различают несколько видов. Самые основные – это ковалентная полярная, ковалентная неполярная, водородная, металлическая и ионная. Сегодня речь пойдет об ионной.

...

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Что такое ионы

Она образуется между двумя атомами – как правило, металла и неметалла, при условии, что разница электроотрицательностей между ними очень велика. Электроотрицательность атомов и ионов оценивается по шкале Поллинга.

Поэтому для того чтобы правильно рассматривать характеристики соединений, было введено понятие ионности. Эта характеристика позволяет определить на сколько процентов конкретная связь представляет именно ионную.

Соединение с максимальной ионностью это фторид цезия, в котором она составляет примерно 97%. Ионная связь характерна для веществ, образованных атомами металлов, располагающихся в первой и второй группе таблицы Д.И. Менделеева, и атомами неметаллов, находящихся в шестой и седьмой группах этой же таблицы.

Обратите внимание! Стоит заметить, что не существует соединения, в котором взаимосвязь исключительно ионная. Для открытых на данный момент элементов нельзя добиться настолько большой разницы в электроотрицательности, чтобы получить 100%-ное ионное соединение. Поэтому определение ионной связи не совсем корректно, так как реально рассматриваются соединения с частичным ионным взаимодействием.

Зачем же ввели этот термин, если реально такого явления не существует? Дело в том, что этот подход помог объяснить многие нюансы в свойствах солей, оксидов и других веществ. Например, почему они хорошо растворимы в воде, а их растворы способны проводить электрический ток. Это невозможно объяснить ни с каких других позиций.

Механизм образования

Образование ионной связи возможно только при соблюдении двух условий: если атом металла, участвующий в реакции, способен легко отдать электроны, находящиеся на последнем энергетическом уровне, а атом неметалла способен эти электроны принять. Атомы металлов по своей природе являются восстановителями, то есть способны к отдаче электронов.

Это связано с тем, что на последнем энергетическом уровне в металле могут находится от одного до трех электронов, а радиус самой частицы достаточно большой. Поэтому сила взаимодействия ядра с электронами на последнем уровне настолько мала, что они могут легко уходить с него. С неметаллами ситуация совершенно иная. Они имеют маленький радиус, а количество собственных электронов на последнем уровне может быть от трех и до семи.

И взаимодействие между ними и положительным ядром достаточно сильная, но любой атом стремится к завершению энергетического уровня, поэтому атомы неметалла стремятся получить недостающие электроны.

И когда встречаются два атома – металла и неметалла, происходит переход электронов от атома металла к атому неметалла, при этом образуется химическое взаимодействие.

Схема соединения

На рисунке наглядно видно, как именно осуществляется образование ионной связи. Изначально существуют нейтрально заряженные атомы натрия и хлора.

Первый имеет один электрон на последнем энергетическом уровне, второй семь. Далее происходит переход электрона от натрия к хлору и образование двух ионов. Которые соединяются между собой с образованием вещества. Что такое ион? Ион – это заряженная частица, в которой количество протонов не равно количеству электронов.

Отличия от ковалентного типа

Ионная связь за счет своей специфичности не имеет направленности. Это связано с тем, что электрическое поле иона представляет собой сферу, при том оно убывает или возрастает в одном направлении равномерно, подчиняясь одному и тому же закону.

В отличие от ковалентной, которая образуется за счет перекрывания электронных облаков.

Второе отличие заключается в том, что ковалентная связь насыщенна. Что это значит? Количество электронных облаков, которые могут принимать участие в взаимодействии ограниченно.

А в ионной за счет того, что электрическое поле имеет сферическую форму, оно может соединяться с неограниченным количеством ионов. А значит, можно говорить о том, что она не насыщена.

Также она может характеризоваться еще несколькими свойствами:

  1. Энергия связи – это количественная характеристика, и она зависит от количества энергии, которое необходимо затратить на ее разрыв. Она зависит от двух критериев – длины связи и заряда ионов, участвующих в ее образовании. Связь тем прочнее, чем короче ее длина и больше заряды ионов, ее формирующих.
  2. Длина – этот критерий уже упоминался в предыдущем пункте. Он зависит исключительно от радиуса частиц, участвующих в образовании соединения. Радиус атомов изменяется следующим образом: уменьшается по периоду при увеличении порядкового номера и увеличивается в группе.

Важно! Прочность также во многом зависит от строения кристаллической решетки. И здесь она такая, что одноименно заряженные частицы находятся на максимально возможном расстоянии, что уменьшает отталкивание между ними и повышает собственно прочность.

Вещества с ионной связью

Она характерна для значительного числа химических соединений. Это большая часть всех солей, в том числе и всем известная поваренная соль. Она встречается во всех соединениях, где есть непосредственный контакт между металлом и неметаллом. Вот некоторые примеры веществ с ионной связью:

  • хлориды натрия и калия,
  • фторид цезия,
  • оксид магния.

Также она может проявляться и в сложных соединениях.

Например, сульфат магния.

Перед вами формула вещества с ионной и ковалентной связью:

Между ионами кислорода и магния будет образовываться ионная связь, а вот сера и кислород соединены между собой уже с помощью ковалентной полярной.

Из чего можно сделать вывод, что ионная связь характерна для сложных химических соединений.

Что такое ионная связь в химии

Виды химической связи — ионная, ковалентная, металлическая

Вывод

Свойства напрямую зависят от устройства кристаллической решетки. Поэтому все соединения с ионной связью хорошо растворимы в воде и других полярных растворителях, проводят электрический ток и являются диэлектриками. При этом довольно тугоплавки и хрупки. Свойства этих веществ довольно часто применяются в устройстве электрических приборов.

Это интересно! Какой процесс называется плавление и отвердевание кристаллических тел

uchim.guru

9. Ионная связь, ее свойства. Строение и св-ва веществ с ионной связью. Примеры веществ с ионной связью.

Ионная связь – связь за счет электростатического взаимодействия противоположно заряженных ионов: катионов и анионов. Ионная связь возникает при взаимодействии атомов с разностью электроотрицательности > 2. В этом случае за счет смещения электронной плотности атомы превращаются в ионы (электронная пара полностью переходит во владение наиболее электроотрицательного атома) Rb + F → Rb+ : F-

NaCl; χ (Na)=0,9; χ (Cl)=3,1;  χ =χ (Cl)- χ (Na)=3.1-0.9=-2,2.

Ионы-это заряженные частицы, превращающиеся в атомы путем принятия или отдачи электронов. Ионы принято рассматривать , как заряды со сферической симметрией силового поля, а взаимодействие таких зарядов ненасыщаемо и ненаправляемо.

Каждый ион в ионном кристалле окружает себя на близком расстоянии таким числом противо-ионов, которое может геометрически разместить.

Понятие молекулы для ионного соединения : из-за ненасыщенности и ненаправленности молекулы ионной связи носят условный характер.

Формула в молекуле ионного соединения показывает лишь простейшие соотношения между количествами катионов и анионов в макрокристалле вещества.

Строение

1. Ионны в кристале упаковываются таким образом, чтобы одноименные находились как можно дальше (мин отталкивались), а различные как можно ближн (мах притяжение).

По этой причине ионные кристалы характерезуются принципом плотнейшей упаковки.

Вокруг каждого ионна может располагаться ограниченное число противо-ионнов.

Это число называется координационным чилом (к.ч.) f (rкатион/rанион).

2. В ионном кристале нельзя выделить реально существующую структурную единицу (молекулу). Молекула для ионного вещества – условная формульная единица. Она лишь показывает соотношение кол-ва катионов и анионов в макрокристале вещества. NaCl AlCl3

1:1 1:3

Свойства веществ с ионной связью

1) Прочные и Твердые, Есв = 500÷1000 кДж/моль;

2) Хрупкие - не выдерживают воздействий, приводящих к смещению ионных слоев;

3) Не проводят эл ток и тепло (с твердом состоянии), т.к нет свободных электронов

Примеры веществ с ионной связью.

К веществам с ионной связью относятся все соли, образованные органически и неорганически,

соединения между наиболее активными Ме и НеМе,

Если НеМе более активен чем Ме => между ними ионная связь.

10. Металлическая связь и ее свойства. Строение и свойства веществ с металлической связью.

Металлическая связь - Связь металлов и сплавов за счет электронного взаимодействия свободных е- и положительно заряженных катионов металлов.

Особые свойства: Металлическая связь, как и ионная, ненасыщена и ненаправлена, так как это взаимодействие катионов и электронов.

Свойства веществ с ме.связью:

прочность, твердость, агрегатное состояние, tкипения, tплавления зависят от числа валентных электронов.

Na

1 е-

мягий

tкип=882

tпл=97,8

Zr

4 е-

тв

tкип=4620

tпл=2230

Свойства веществ с металлической связью

Металлы- это вещества обладающие высокой электро и тепловодностью, ковкостью, пластичностью и металлическим блеском.эти характерные свойства обусловлены наличием свободно перемещающихся электронов в кристаллической решетке.

studfiles.net

Ответы@Mail.Ru: примеры ионной связи

Ионная связь возникает между атомами, электроотрицательность которых резко различается Рассмотрим способ образования на примере хлорида натрия NaCl. Электронную конфигурацию атомов натрия и хлора можно представить: 11 Na ls2 2s2 2p 6 3s1; 17 Cl ls2 2p 6 Зs2 3р5 Как это атомы с незавершенными энергетическими уровнями. Очевидно, для их завершения атому натрия легче отдать один электрон, чем присоединить семь, а атому хлора легче присоединить один электрон, чем отдать семь. При химическом взаимодействии атом натрия полностью отдает один электрон, а атом хлора принимает его. Схематично это можно записать так: Na. — l е —> Na+ ион натрия, устойчивая восьмиэлектронная 1s2 2s2 2p6 оболочка за счет второго энергетического уровня. :Cl + 1е --> .Cl - ион хлора, устойчивая восьмиэлектронная оболочка. Между ионами Na+ и Cl- возникают силы электростатического притяжения, в результате чего образуется соединение. Химическая связь, осуществляемая за счет электростатического притяжения между ионами, называется ионной связью. Соединения, образованные путем притяжения ионов называются ионными. Ионные соединения состоят из отдельных молекул только в парообразном состоянии. В твердом (кристаллическом) состоянии ионные соединения состоят из закономерно расположенных положительных и отрицательных ионов. Молекулы в этом случае отсутствуют. Ионные соединения образуют резко различные по величине электроотрицательности элементы главных подгрупп I и II групп и главных подгрупп VI и VII групп. Ионных соединений сравнительно немного. Например неорганические соли: Nh5Cl (ион аммония Nh5 + и ион хлора Cl-), а также солеобразные органические соединения: алкоголяты соли карбоновых кислот, соли аминов Неполярная ковалентная связь и ионная связь — два предельных случая распределения электронной плотности. Неполярной связи отвечает равномерное распределение связующего двух электронного облака между одинаковыми атомами. Наоборот, при ионной связи связующие электронное облако практически полностью принадлежит одному из атомов. В большинстве же соединений химические связи оказывают промежуточными между этими видами связи, то есть в них осуществляется полярная ковалентная связь.

ионные связи, только тут не все NaNO3 Ba(OH) BaO MgCl2 KF K2O2 CaF2 NaI NaF

touch.otvet.mail.ru

Что такое ионная связь? Примеры веществ с ею и ее свойства

Существуют различные виды химической связи. Среди них ковалентная, металлическая, Ван-дер-ваальсова, водородная и ионная. Давайте выясним, что такое ионная связь и ее свойства каковы.

Химическая связь, осуществляемая путем перехода общей пары электрона от одного атома, менее электроотрицательного, к другому, более электроотрицательному, -вот что такое ионная связь. Примеры соединений, образованных ею, можно объединить общей особенностью - содержанием в соединении атомов с сильной электроотрицательностью и атомов металлов.

Атом металла без особого труда отдает электрон и становится катионом. А электроотрицательный атом, такой как атом галогена, легко принимает электрон, образуя отрицательно заряженный ион. Эти заряженные частицы – анионы и катионы - и образуют ту, которая имеет название "ионная связь". Примеры ее – это хлорид натрия, бромид калия, иодид лития и другие галоиды металлов (в основном щелочных).

Но соединение не может быть образовано одной только ионной связью. Причиной этого является нескомпенсированность сил притяжения и отталкивания. Поэтому стоит говорить только о преимущественной ионной связи, тогда как наряду с ней есть и другая химическая связь. Это крайне важно знать.

Не имеет свойств направленности и насыщаемости ионная связь. Примеры связей с направленностью и насыщаемостью – ковалентная, донорно-акцепторная связи. Ненасыщаемость и ненаправленность ионной проявляется потому, что при присоединении ионов с другим зарядом не происходит полная компенсация заряда. Могут быть присоединены и другие противоположнозаряженные ионы и так далее. именно поэтому вокруг иона располагается максимально возможное число подобных ему, но с другим знаком. Однако это число ограничено ввиду взаимного отталкивания ионов одинаково заряженных. Равновесие достигается при их определенном взаимном расположении, которое характеризуется координационным числом. Этот показатель зависит от соотношения радиусов ионов. Вещества с ионной связью зачастую имеют координацию куба или октаэдра и представляют собой кристаллы.

Так, кристалл поваренной соли – хлорид натрия - имеет кубическую решетку. В нем каждый ион хлора связан с шестью ионами натрия и каждый ион натрия – с шестью ионами хлора.

В оксидах щелочных и щелочноземельных металлов также наблюдается ионная связь. Примеры таких соединений: оксид кальция, оксид натрия и другие. Ионы могут состоять не только из одного атома, а из нескольких. Внутри такого сложного иона другая, а между самими ионами – ионная связь. Примеры: соли типа сульфата калия (здесь калий – катион, сульфат-ион - анион).

Следует также отметить, что свойства ионов веществ сильно разнятся со свойствами атомов и молекул этих веществ. Так, например, ионы хлора, входящие в состав хлорида натрия, не имеют цвета и запаха и пригодны в пищу, тогда как молекулярный хлор – зеленовато-желтый газ с резким запахом - является ядом. А атомы натрия с водой реагируют со взрывом, ионы же свободно растворяются.

fb.ru

Образование ионной связи — урок. Химия, 8–9 класс.

Представим, что встретились два атома: атом щелочного металла и атом галогена. У атома металла на внешнем энергетическом уровне — единственный электрон, а атому неметалла как раз не хватает одного электрона, чтобы завершить свой внешний уровень.

 

Атом металла легко отдаст свой слабо связанный с ядром валентный электрон атому неметалла, который предоставит ему свободное место на внешнем энергетическом уровне. Оба в результате получат заполненные внешние уровни.

 

Атом металла при этом приобретёт положительный заряд, а атом галогена превратится в отрицательно заряженную частицу. Такие частицы называются ионами.

Ионы — заряженные частицы, в которые превращаются атомы в результате отдачи или принятия электронов.

Образовавшиеся разноимённо заряженные ионы притягиваются друг к другу, и возникает химическая связь, которая называется  ионной.

Ионная связь — связь между положительно и отрицательно заряженными ионами.

Рассмотрим механизм образования ионной связи на примере взаимодействия натрия и хлора.

 

 

 Na0+Cl0→Na++Cl−→Na+Cl−        

 

Такое превращение атомов в ионы происходит всегда при взаимодействии атомов типичных металлов и типичных неметаллов, электроотрицательности которых резко различаются.

Ионная связь образуется в сложных веществах, состоящих из атомов металлов и неметаллов.

Рассмотрим другие примеры образования ионной связи. 

Пример:

Взаимодействие кальция и фтора

  

1. Кальций — элемент главной подгруппы второй группы. Ему легче отдать два внешних электрона, чем принять недостающие.

 

 

2. Фтор — элемент главной подгруппы седьмой группы. Ему легче принять один электрон, чем отдать семь.

 

 

3. Найдём наименьшее общее кратное между зарядами образующихся ионов. Оно равно \(2\). Определим число атомов фтора, которые примут два электрона от атома кальция: \(2\) \(:\) \(1\) \(=\) \(2\).

 

4. Составим схему образования ионной связи:

 

 Ca0+2F0→Ca2+F2−. 

Пример:

Взаимодействие натрия и кислорода

 

1. Натрий — элемент главной подгруппы первой группы. Он легко отдаёт один внешний электрон.

 

 

2. Кислород  — элемент главной подгруппы шестой группы. Ему легче принять два электрона, чем отдать шесть.

 

 

3. Найдём наименьшее общее кратное между зарядами образующихся ионов. Оно равно \(2\) \(:\) \(1\) \(=\) \(2\). Определим число атомов натрия, которые отдадут два электрона атому кислорода: \(2\).

 

4. Составим схему образования ионной связи:

 

2Na0+O0→Na2+O2−.

  

 С помощью ионной связи образуются также соединения, в которых имеются сложные ионы:

 

Nh5+,NO3−,OH−,SO42−,PO43−,CO32−.

 

Значит, ионная связь существует также в солях и основаниях.

  

Обрати внимание!

Соли аммония Nh5NO3,Nh5Cl,Nh5SO42 не содержат металла, но образованы ионной связью.

Ионы создают вокруг себя электрическое поле, действующее во всех направлениях. Поэтому каждый ион окружён ионами противоположного знака. Такое соединение представляет собой огромную группу положительных и отрицательных частиц, расположенных в определённом порядке.

 

 

Притяжение между ионами довольно сильное, поэтому ионные вещества имеют высокие температуры кипения и плавления.

  

  

Обрати внимание!

Все ионные соединения при обычных условиях — твёрдые вещества.

Примеры веществ с ионной связью:

 

  

Питьевая сода

 

  

Железный купорос

 

 

Поваренная соль

Источники:

Габриелян О. С. Химия. 8 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2013. — 63 с.

 

www.yaklass.ru

Физические свойства веществ с ионной связью

Введение понятия ковалентной полярной связи

Тема се­го­дняш­не­го урока «Ко­ва­лент­ная по­ляр­ная связь». На про­шлом уроке вы по­зна­ко­ми­лись с мо­де­лью хи­ми­че­ской связи, ко­то­рая ре­а­ли­зу­ет­ся в про­стых ве­ще­ствах-неме­тал­лах. Такой вид связи на­зы­ва­ет­ся «ко­ва­лент­ная непо­ляр­ная связь».

Се­год­ня вы узна­е­те о дру­гом виде ко­ва­лент­ной связи, ко­то­рая об­ра­зу­ет мо­ле­ку­лы слож­ных ве­ществ.

Ковалентная полярная связь в молекуле хлороводорода

Рис. 1. Об­ра­зо­ва­ние мо­ле­ку­лы хло­ро­во­до­ро­да

Зная, что ко­ва­лент­ная связь об­ра­зу­ет­ся за счет общих элек­трон­ных пар, изоб­ра­зим мо­дель мо­ле­ку­лы хло­ро­во­до­ро­да. Атом во­до­ро­да имеет на внеш­нем элек­трон­ном слое всего один элек­трон. Атом хлора – семь элек­тро­нов. Эти атомы при­об­ре­тут энер­ге­ти­че­ски вы­год­ное со­сто­я­ние, если атому во­до­ро­да будет при­над­ле­жать два элек­тро­на, а атому хлора – во­семь. Такое воз­мож­но при об­ра­зо­ва­нии одной общей элек­трон­ной пары.

Связь, об­ра­зу­ю­ща­я­ся между во­до­ро­дом и хло­ром, в мо­ле­ку­ле хло­ро­во­до­ро­да от­ли­ча­ет­ся от той хи­ми­че­ской связи, ко­то­рая ре­а­ли­зу­ет­ся в мо­ле­ку­лах про­стых ве­ществ во­до­ро­да и хлора. Это под­твер­жда­ют экс­пе­ри­мен­таль­ные дан­ные. На­при­мер: атом во­до­ро­да в мо­ле­ку­ле HCl, может за­ме­щать­ся на атомы ме­тал­ла, а рас­твор хло­ро­во­до­ро­да в воде про­во­дит элек­три­че­ский ток.

2HCl+Zn=ZnCl2+h3↑

Элек­тро­от­ри­ца­тель­ность

Атомы раз­ных хи­ми­че­ских эле­мен­тов об­ла­да­ют раз­лич­ной спо­соб­но­стью при­тя­ги­вать к себе элек­тро­ны.

Шкала электроотрицательности

Спо­соб­ность атома от­тя­ги­вать к себе элек­тро­ны, участ­ву­ю­щие в об­ра­зо­ва­нии связи, на­зы­ва­ет­ся элек­тро­от­ри­ца­тель­ностью.

 

Рис. 2. Шкала от­но­си­тель­ной элек­тро­от­ри­ца­тель­но­сти эле­мен­тов

Лай­нус По­линг пред­ло­жил шкалу зна­че­ний от­но­си­тель­ной элек­тро­от­ри­ца­тель­но­сти, при­няв элек­тро­от­ри­ца­тель­ность лития за еди­ни­цу.

При этом он срав­ни­вал элек­тро­от­ри­ца­тель­ность осталь­ных ато­мов в хи­ми­че­ских эле­мен­тах с элек­тро­от­ри­ца­тель­но­стью лития. Мак­си­маль­ную элек­тро­от­ри­ца­тель­ностьимеет атом фтора, ее зна­че­ние равно 4.

В со­от­вет­ствии с этой шка­лой, от­но­си­тель­ная элек­тро­от­ри­ца­тель­ность во­до­ро­да мень­ше, чем зна­че­ние от­но­си­тель­нойэлек­тро­от­ри­ца­тель­но­сти хлора.

Рис. 3. Ча­стич­ные за­ря­ды ато­мов в мо­ле­ку­ле хло­ро­во­до­ро­да

Зна­чит, общая элек­трон­ная пара, и элек­трон­ная плот­ность будут сме­ще­ны к атому хлора. Об­ра­ти­те вни­ма­ние на то, что нет пол­но­го пе­ре­хо­да элек­тро­на от атома во­до­ро­да к атому хлора, а лишь сме­ща­ет­ся элек­трон­ная плот­ность в сто­ро­нуболее элек­тро­от­ри­ца­тель­но­го эле­мен­та.

Таким об­ра­зом, на ато­мах этих эле­мен­тов об­ра­зу­ют­ся ча­стич­ные за­ря­ды, ко­то­рые обо­зна­ча­ют­ся гре­че­ской бук­вой «δ». На атоме во­до­ро­да δ+, на атоме хлора δ-.Рис.3.

Ковалентная полярная связь в молекулах

Хи­ми­че­скую связь, об­ра­зо­ван­ную эле­мен­та­ми-неме­тал­ла­ми с раз­ной элек­тро­от­ри­ца­тель­но­стью, на­зы­ва­ют ко­ва­лент­ной по­ляр­ной свя­зью.

Те­перь, зная мо­дель хи­ми­че­ской связи в мо­ле­ку­ле хло­ро­во­до­ро­да, мы можем объ­яс­нить, по­че­му рас­твор хло­ро­во­до­ро­да в воде ста­но­вит­ся элек­тро­про­вод­ным. От­ку­да там бе­рут­ся за­ря­жен­ные ча­сти­цы? Дело в том, что под дей­стви­ем мо­ле­кул воды об­ра­зу­ют­ся не ча­стич­ные, а це­ло­чис­лен­ные за­ря­ды на ато­мах H и Cl. Таким об­ра­зом, в рас­твор пе­ре­хо­дят за­ря­жен­ные ча­сти­цы – ионы, и такой рас­твор спо­со­бен про­во­дить элек­три­че­ский ток.

Между ато­ма­ми неме­тал­лов об­ра­зу­ет­ся ко­ва­лент­ная связь. Ко­ва­лент­ная непо­ляр­ная связь об­ра­зу­ет­ся между ато­ма­ми од­но­го хи­ми­че­ско­го эле­мен­та. Ко­ва­лент­ная по­ляр­ная связь об­ра­зу­ет­ся между раз­лич­ны­ми ато­ма­ми неме­тал­лов. При об­ра­зо­ва­нии ко­ва­лент­ной по­ляр­ной связи общие элек­трон­ной пары сме­ща­ют­ся в сто­ро­ну наи­бо­лее элек­тро­от­ри­ца­тель­но­го эле­мен­та.

Под­ве­де­ние итога урока

Вы рас­смот­ре­ли мо­дель об­ра­зо­ва­ния ко­ва­лент­ной по­ляр­ной связи в мо­ле­ку­лах слож­ных ве­ществ. На сле­ду­ю­щем уроке вы узна­е­те, как из­ме­ня­ют­ся зна­че­ния от­но­си­тель­ной элек­тро­от­ри­ца­тель­но­сти эле­мен­тов в глав­ных под­груп­пах и пе­ри­о­дах.

 

 

Тема: Хи­ми­че­ская связь. Элек­тро­ли­ти­че­ская дис­со­ци­а­ция

Урок: Ион­ная связь

Валентность

Лишь немно­гие хи­ми­че­ские эле­мен­ты могут су­ще­ство­вать в ин­ди­ви­ду­аль­ном виде в виде газов. Эти эле­мен­ты на­зы­ва­ют­ся инерт­ны­ми га­за­ми. Осталь­ные хи­ми­че­ские эле­мен­ты будут вза­и­мо­дей­ство­вать друг с дру­гом или с дру­ги­ми ато­ма­ми, об­ра­зуя со­еди­не­ния. При­чи­ной об­ра­зо­ва­ния этих хи­ми­че­ских со­еди­не­ний яв­ля­ет­ся хи­ми­че­ская связь. Хи­ми­че­ская связь обу­слов­ле­на элек­тро­ста­ти­че­ским вза­и­мо­дей­стви­ем за­ря­жен­ных ча­стей атома: ядра и элек­трон­ной обо­лоч­ки. До­ка­за­но, что в об­ра­зо­ва­нии хи­ми­че­ской связи при­ни­ма­ют уча­стие элек­тро­ны внеш­ней элек­трон­ной обо­лоч­ки. Такие элек­тро­ны на­зы­ва­ют­ся ва­лент­ны­ми.

- Спо­соб­ность атома к об­ра­зо­ва­нию хи­ми­че­ской связи на­зы­ва­ет­ся ва­лент­но­стью.

Элек­тро­ны в ато­мах рас­по­ла­га­ют­ся на энер­ге­ти­че­ских уров­нях. Пол­но­стью за­пол­нен­ным энер­ге­ти­че­ским уров­нем об­ла­да­ют элек­тро­ны VIII-А груп­пы - бла­го­род­ные или инерт­ные газы. Учи­ты­вая хи­ми­че­скую пас­сив­ность инерт­ных газов и стро­е­ние ато­мов со­от­вет­ству­ю­щих эле­мен­тов, при­хо­дим к та­ко­му вы­во­ду: внеш­няя 8-элек­тро­на­ая обо­лоч­ка яв­ля­ет­ся для атома вы­год­ной и устой­чи­вой. Её часто на­зы­ва­ют элек­трон­ным ок­те­том. По­сколь­ку элек­трон­ная кон­фи­гу­ра­ция бла­го­род­но­го газа очень устой­чи­ва, (ns2np6) то до­стичь её стре­мят­ся атомы дру­гих эле­мен­тов. Сде­лать это они могут, отдав элек­тро­ны, при­няв или обоб­ще­ствив свои элек­тро­ны с элек­тро­на­ми дру­гих ато­мов.

Спо­со­бы об­ра­зо­ва­ния хи­ми­че­ской связи раз­лич­ны, по­это­му и вы­де­ля­ют несколь­ко типов хи­ми­че­ской связи:

- Ко­ва­лент­ная связь;

- Во­до­род­ная связь;

- Ме­тал­ли­че­ская связь;

- Ион­ная связь.

Каж­дый хи­ми­че­ский эле­мент об­ла­да­ет своей спо­соб­но­стью при­тя­ги­вать к себе внеш­ние, чужие элек­тро­ны.

Электроотрицательность

- Спо­соб­ность атома при­тя­ги­вать к себе элек­тро­ны на­зы­ва­ет­сяэлек­тро­от­ри­ца­тель­но­стью.

Рис. 1. Шкала По­лин­га

Элек­тро­от­ри­ца­тель­ность нель­зя вы­ра­зить в еди­ни­цах любых фи­зи­че­ских ве­ли­чин. По­это­му было раз­ра­бо­та­но несколь­ко шкал от­но­си­тель­ной элек­тро­от­ри­ца­тель­но­сти. Наи­боль­шее при­зна­ние по­лу­чи­ла шкала элек­тро­от­ри­ца­тель­но­сти, раз­ра­бо­тан­ная Л.К. По­лин­гом. Рис.1. Л.К. По­линг один из из­вест­ней­ших уче­ных XX- века. Он один из немно­гих, два­жды но­бе­лев­ский ла­у­ре­ат. В 1954 году ему была вру­че­на Но­бе­лев­ская пре­мия по химии с фор­му­ли­ров­кой « За изу­че­ние при­ро­ды хи­ми­че­ской связи и его при­ме­не­ния к струк­ту­ре слож­ных мо­ле­кул»

Чем мень­ше элек­тро­нов тре­бу­ет­ся атому для за­вер­ше­ния внеш­не­го элек­трон­но­го уров­ня, тем боль­шим зна­че­ни­ем элек­тро­от­ри­ца­тель­но­сти он об­ла­да­ет. На­при­мер, если срав­нить хлор и серу, то боль­шим зна­че­ни­ем элек­тро­от­ри­ца­тель­но­сти будет об­ла­дать хлор. Ему до до­сти­же­ния ок­те­та элек­тро­нов тре­бу­ет­ся всего 1 элек­трон, а атому серы – 2.Рис.2.

Рис. 2. Элек­трон­ная кон­фи­гу­ра­ция внеш­не­го слоя

В пе­ри­о­деэлек­тро­от­ри­ца­тель­ность будет воз­рас­татьслева на­пра­во.

Если же рас­смат­ри­вать эле­мен­ты одной груп­пы, ко­то­рые имеют на внеш­нем слое оди­на­ко­вое ко­ли­че­ство элек­тро­нов, то боль­шим зна­че­ни­ем элек­тро­от­ри­ца­тель­но­сти будет об­ла­дать тот эле­мент, у ко­то­ро­го мень­ше ра­ди­ус. Т.е. тот, ко­то­рый на­хо­дит­ся выше по груп­пе. Срав­ни­вая фтор и хлор можно с уве­рен­но­стью ска­зать, что фтор 9F …2s22p5об­ла­да­ет боль­шей элек­тро­от­ри­ца­тель­но­стью, чем хлор 17Cl…3s23p5 .

Фтор самый элек­тро­от­ри­ца­тель­ный эле­мент. Наи­мень­шим зна­че­ни­ем элек­тро­от­ри­ца­тель­но­сти об­ла­да­ют ще­лоч­ные ме­тал­лы.

Ионная связь

Ион­ная связь – это связь между ато­ма­ми резко от­ли­ча­ю­щи­ми­ся по элек­тро­от­ри­ца­тель­но­сти: у од­но­го она очень вы­со­кая, у дру­го­го – низ­кая. В этом слу­чае, атом с мень­шей элек­тро­от­ри­ца­тель­но­стью пол­но­стью от­да­ет свои ва­лент­ные элек­тро­ны атому с боль­шей элек­тро­от­ри­ца­тель­но­стью. Ион­ная связь об­ра­зу­ет­ся между ме­тал­ла­ми и неме­тал­ла­ми.

Такой тип связи в NaCl, CsBr, Nh5Cl и др. При об­ра­зо­ва­нии ион­ной связи об­ра­зу­ют­ся за­ря­жен­ные ча­сти­цы: ионы.

Ка­ти­о­ны – по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ные ионы. Их об­ра­зу­ют атомы, в ко­то­рых мало ва­лент­ных элек­тро­нов и они слабо свя­за­ны с ядром. Это атомы ще­лоч­ных и ще­лоч­но­зе­мель­ных ме­тал­лов.

Ани­о­ны – от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ные ионы. Их легче всего об­ра­зу­ют га­ло­ге­ны. Эле­мен­ты глав­ной под­груп­пы 7 груп­пы. До за­вер­ше­ния ва­лент­но­го уров­ня им не хва­та­ет всего од­но­го элек­тро­на.

Схема об­ра­зо­ва­ния ион­ной связи на при­ме­ре хло­ри­да на­трия.

Атом на­трия, имеет на внеш­нем уровне всего один элек­трон. Он легко от­да­ет его, пре­вра­ща­ясь в ка­ти­он на­трия Na+.Атому хлора до ок­те­та элек­тро­нов не хва­та­ет од­но­го элек­тро­на. Он его за­би­ра­ет у атома на­трия, пре­вра­ща­ясь в анион хлора Cl-.

- Ион­ная связь воз­ни­ка­ет за счет сил элек­тро­ста­ти­че­ско­го при­тя­же­ния раз­но­имен­но за­ря­жен­ных ионов.

Физические свойства веществ с ионной связью

Рис. 3. Ион­ные со­еди­не­ния

 

Рис. 4. Кри­стал­ли­че­ская ре­шет­ка фто­ри­да каль­ция

Ве­ще­ства, об­ра­зо­ван­ные из ионов, на­зы­ва­ют­ся ион­ны­ми со­еди­не­ни­я­ми. Рис.3. Со­еди­не­ния, об­ра­зо­ван­ные ион­ной свя­зью при обыч­ных усло­ви­ях твёр­дые ве­ще­ства с вы­со­кой тем­пе­ра­ту­рой плав­ле­ния и ки­пе­ния. Это хруп­кие ве­ще­ства. Они об­ра­зу­ют ион­ную кри­стал­ли­че­кую ре­шет­ку. В узлах кри­стал­ли­че­ской ре­шет­ки на­хо­дят­ся ионы. На ри­сун­ках по­ка­за­ны кри­стал­ли­че­кие ре­шет­ки хло­ри­да на­трия и фто­ри­да каль­ция. Рис. 4,5.

Рис. 5. Кри­стал­ли­че­ская ре­шет­ка хло­ри­да на­трия

Таким об­ра­зом, можно сде­лать вывод, что со­еди­не­ния двух эле­мен­тов, рас­по­ло­жен­ных в про­ти­во­по­лож­ных кон­цах од­но­го (или раз­ных) пе­ри­о­дов, имеют пре­иму­ще­ствен­но ион­ный ха­рак­тер связи, но по мере сбли­же­ния эле­мен­тов в пре­де­лах пе­ри­о­да ион­ный ха­рак­тер их со­еди­не­ний умень­ша­ет­ся. В боль­шин­стве слу­ча­ев нель­зя ска­зать, что со­еди­не­ние яв­ля­ет­ся пол­но­стью (или чисто) ион­ным либо пол­но­стью (или чисто) ко­ва­лент­ным. Од­на­ко можно утвер­ждать, что неко­то­рые со­еди­не­ния яв­ля­ют­ся пре­иму­ще­ствен­но ион­ны­ми, а дру­гие со­еди­не­ния пре­иму­ще­ствен­но ко­ва­лент­ны­ми.

Хо­ро­ши­ми при­ме­ра­ми ион­ных со­еди­не­ний яв­ля­ют­ся хло­ри­ды и ок­си­ды. Хло­ри­ды и ок­си­ды эле­мен­тов, рас­по­ло­жен­ных в левой части пе­ри­о­ди­че­ской таб­ли­цы, как пра­ви­ло, имеют пре­иму­ще­ствен­но ион­ный ха­рак­тер.

Под­ве­де­ние итога урока.

На этом уроке вы узна­ли, что такое ион­ная связь. Вы по­вто­ри­ли, как об­ра­зу­ют­ся новые хи­ми­че­ские со­еди­не­ния, какие эле­мен­ты ни­ко­гда не вза­и­мо­дей­ству­ют друг с дру­гом. Рас­смот­ре­ли при­чи­ны об­ра­зо­ва­ния ион­ной связи, ко­то­рые про­ана­ли­зи­ро­ва­ли на кон­крет­ных при­ме­рах.

 

Тема: Хи­ми­че­ская связь. Элек­тро­ли­ти­че­ская дис­со­ци­а­ция

Урок: Схемы об­ра­зо­ва­ния ве­ществ с раз­лич­ным типом связиhttp://​interneturok.​ru/​ru/​school/​chemistry/​9-klass/​bhimicheskaya-svyaz-elektroliticheskaya-dissociaciyab/​kovalentnaya-svyaz

stydopedia.ru

Ионная связь. Способ образования и свойства :: SYL.ru

В химических реакциях электроны от одного атома могут полностью перейти к другому. Такое перераспределение зарядов ведет к образованию положительно и отрицательно заряженных ионов (катионов и анионов). Между ними возникает особый тип взаимодействия — ионная связь. Рассмотрим подробнее способ ее образования, строение и свойства веществ.

Электроотрицательность

Атомы отличаются по электрооотрицательности (ЭО) — способности притягивать к себе электроны с валентных оболочек других частиц. Для количественного определения используется предложенная Л. Поллингом шкала относительной электроотрицательности (безразмерная величина). Сильнее, чем у других элементов, выражена способность притягивать к себе электроны у атомов фтора, его ЭО — 4. В шкале Поллинга сразу же за фтором следуют кислород, азот, хлор. Значения ЭО водорода и других типичных неметаллов равны или близки к 2. Из металлов большинство обладает электроотрицательностью от 0,7 (Fr) до 1,7. Существует зависимость ионности связи от разности ЭО химических элементов. Чем она больше, тем выше вероятность того, что возникнет ионная связь. Этот тип взаимодействия чаще встречается при разности ЭО=1,7 и выше. Если значение меньше, то соединения относятся к полярным ковалентным.

Энергия ионизации

Для отрыва слабо связанных с ядром внешних электронов необходима энергия ионизации (ЭИ). Единица изменения этой физической величины — 1 электрон-вольт. Существуют закономерности изменения ЭИ в рядах и столбцах периодической системы, зависящие от возрастания заряда ядра. В периодах слева направо энергия ионизации увеличивается и приобретает наибольшие значения у неметаллов. В группах она уменьшается сверху вниз. Основная причина — увеличение радиуса атома и расстояния от ядра до внешних электронов, которые легко отрываются. Возникает положительно заряженная частица — соответствующий катион. По величине ЭИ можно судить о том, возникает ли ионная связь. Свойства также зависят от энергии ионизации. Например, металлы щелочные и щелочноземельные обладают небольшими значениями ЭИ. У них ярко выражены восстановительные (металлические) свойства. Инертные газы в химическом отношении малоактивны, что обусловлено их высокой энергией ионизации.

Сродство к электрону

В химических взаимодействиях атомы могут присоединять электроны с образованием отрицательной частицы — аниона, процесс сопровождается выделением энергии. Соответствующая физическая величина — это сродство к электрону. Единица измерения такая же, как энергии ионизации (1 электрон-вольт). Но ее точные значения известны не для всех элементов. Галогены обладают наибольшим сродством к электрону. На внешнем уровне атомов элементов — 7 электронов, не хватает только одного до октета. Сродство к электрону у галогенов высокое, они обладают сильными окислительными (неметаллическими) свойствами.

Взаимодействия атомов при образовании ионной связи

Атомы, имеющие незавершенный внешний уровень, находятся в неустойчивом энергетическом состоянии. Стремление к достижению стабильной электронной конфигурации — основная причина, которая приводит к образованию химических соединений. Процесс обычно сопровождается выделением энергии и может привести к молекулам и кристаллам, отличающимся по строению и свойствам. Сильные металлы и неметаллы значительно различаются между собой по ряду показателей (ЭО, ЭИ и сродству к электрону). Для них больше подходит такой тип взаимодействия, как ионная химическая связь, при которой перемещается объединяющая молекулярная орбиталь (общая электронная пара). Считается, что при образовании ионов металлы полностью передают электроны неметаллам. Прочность возникшей связи зависит от работы, необходимой для разрушения молекул, составляющих 1 моль исследуемого вещества. Эта физическая величина известна как энергия связи. Для ионных соединений ее значения составляют от нескольких десятков до сотен кДж/моль.

Образование ионов

Атом, отдающий свои электроны при химических взаимодействиях, превращается в катион (+). Принимающая частица — это анион (–). Чтобы выяснить, как будут вести себя атомы, возникнут ли ионы, нужно установить разность их ЭО. Проще всего провести такие расчеты для соединения из двух элементов, например, хлорида натрия.

  • ЭО (Cl) = 3,16;
  • ЭО (Na) = 0,99;
  • 3,16 – 0,99 =2,17.
  • 2,17 больше, чем 1,7, — возникает ионная связь.

Натрий имеет всего 11 электронов, конфигурация внешнего слоя — 3s1. Для его завершения атому легче отдать 1 электрон, чем присоединить 7. Строение валентного слоя хлора описывает формула 3s23p5. Всего у атома 17 электронов, 7 — внешних. Не хватает одного для достижения октета и стабильной структуры. Химические свойства подтверждают предположения о том, что атом натрия отдает, а хлор принимает электроны. Возникают ионы: положительный (катион натрия) и отрицательный (анион хлора).

Ионная связь

Теряя электрон, натрий приобретает положительный заряд и устойчивую оболочку атома инертного газа неона (1s22s22p6). Хлор в результате взаимодействия с натрием получает дополнительный отрицательный заряд, а ион повторяет строение атомной оболочки благородного газа аргона (1s22s22p63s23p6). Приобретенный электрический заряд называется зарядом иона. Например, Na+, Ca2+, Cl-, F-. В составе ионов могут находиться атомы нескольких элементов: Nh5+, SO42-. Внутри таких сложных ионов частицы связаны по донорно-акцепторному или ковалентному механизму. Между разноименно заряженными частицами возникает электростатическое притяжение. Его величина в случае ионной связи пропорциональна зарядам, а с увеличением расстояния между атомами оно слабеет. Характерные признаки ионной связи:

  • сильные металлы реагируют с активными неметаллическими элементами;
  • электроны переходят от одного атома к другому;
  • возникшие ионы обладают стабильной конфигурацией внешних оболочек;
  • между противоположно заряженными частицами возникает электростатическое притяжение.

В химических реакциях металлы 1-й, 2-й и 3-й групп периодической системы обычно теряют электроны. Образуются одно-, двух- и трехзарядные положительные ионы. Неметаллы 6-й и 7-й групп обычно присоединяют электроны (исключение — реакции с фтором). Возникают одно- и двухзарядные отрицательные ионы. Затраты энергии на эти процессы, как правило, компенсируются, при создании кристалла вещества. Ионные соединения обычно находятся в твердом состоянии, образуют структуры, состоящие из противоположно заряженных катионов и анионов. Эти частицы притягиваются и образуют гигантские кристаллические решетки, в которых положительные ионы окружены отрицательными частицами (и наоборот). Суммарный заряд вещества равен нулю, ведь общее число протонов уравновешивается количеством электронов всех атомов.

Свойства веществ с ионной связью

Для ионных кристаллических веществ характерны высокие температуры кипения и плавления. Обычно эти соединения являются термостойкими. Следующую особенность можно обнаружить при растворении таких веществ в полярном растворителе (воде). Кристаллы легко разрушаются, а ионы переходят в раствор, который обладает электрической проводимостью. Ионные соединения также разрушаются при расплавлении. Появляются свободные заряженные частицы, значит, расплав проводит электрический ток. Вещества с ионной связью являются электролитами — проводниками второго рода.

Относятся к группе ионных соединений оксиды и галогениды щелочных и щелочноземельных металлов. Практически все они находят широкое применение в науке, технике, химическом производстве, металлургии.

www.syl.ru