Ikatan kimia ionik (elektrovalen).- ikatan yang disebabkan oleh terbentuknya pasangan elektron akibat perpindahan elektron valensi dari satu atom ke atom lainnya. Ciri-ciri senyawa logam dengan nonlogam yang paling khas, misalnya:
Na + + Cl - = Na + Cl
Mekanisme pembentukan ikatan ion dapat dilihat dengan menggunakan contoh reaksi antara natrium dan klor. Atom logam alkali dengan mudah kehilangan elektron, sedangkan atom halogen memperoleh satu elektron. Akibatnya, kation natrium dan ion klorida terbentuk. Mereka membentuk hubungan karena gaya tarik elektrostatik di antara mereka.
Interaksi antara kation dan anion tidak bergantung pada arah, sehingga ikatan ion dikatakan tidak terarah. Setiap kation dapat menarik sejumlah anion, dan sebaliknya. Inilah sebabnya mengapa ikatan ioniknya tidak jenuh. Jumlah interaksi antar ion dalam keadaan padat hanya dibatasi oleh ukuran kristal. Oleh karena itu, seluruh kristal harus dianggap sebagai “molekul” senyawa ionik.
Praktis tidak ada ikatan ion yang ideal. Bahkan dalam senyawa yang biasanya diklasifikasikan sebagai ionik, tidak terjadi perpindahan elektron secara sempurna dari satu atom ke atom lainnya; elektron sebagian tetap digunakan secara umum. Jadi, ikatan dalam litium fluorida adalah 80% ionik dan 20% kovalen. Oleh karena itu, lebih tepat untuk dibicarakan derajat ionisitas(polaritas) ikatan kimia kovalen. Dipercaya bahwa dengan perbedaan keelektronegatifan unsur-unsur sebesar 2,1, ikatannya bersifat ionik 50%. Jika perbedaannya lebih besar, senyawa tersebut dianggap ionik.
Model ikatan kimia ionik banyak digunakan untuk menggambarkan sifat-sifat banyak zat, terutama senyawa logam alkali dan alkali tanah dengan nonlogam. Hal ini disebabkan oleh kesederhanaan dalam mendeskripsikan senyawa tersebut: diyakini bahwa senyawa tersebut dibangun dari bola bermuatan yang tidak dapat dimampatkan yang berhubungan dengan kation dan anion. Dalam hal ini, ion-ion cenderung menyusun dirinya sedemikian rupa sehingga gaya tarik-menarik di antara ion-ion tersebut maksimum dan gaya tolak-menolaknya minimal.
Ikatan hidrogen
Ikatan hidrogen adalah jenis ikatan kimia khusus. Diketahui bahwa senyawa hidrogen dengan nonlogam yang sangat elektronegatif, seperti F, O, N, memiliki titik didih yang sangat tinggi. Jika pada deret H 2 Te–H 2 Se–H 2 S titik didihnya menurun secara alami, maka ketika berpindah dari H 2 Sc ke H 2 O terjadi lonjakan tajam menuju kenaikan suhu tersebut. Gambaran yang sama diamati pada rangkaian asam hidrohalat. Hal ini menunjukkan adanya interaksi spesifik antara molekul H 2 O dan molekul HF. Interaksi seperti itu akan mempersulit molekul untuk berpisah satu sama lain, mis. mengurangi volatilitasnya, dan akibatnya, meningkatkan titik didih zat terkait. Karena perbedaan EO yang besar, ikatan kimia H–F, H–O, H–N sangat terpolarisasi. Oleh karena itu, atom hidrogen memiliki muatan efektif positif (δ +), dan atom F, O, dan N memiliki kerapatan elektron berlebih, dan bermuatan negatif ( -). Karena tarikan Coulomb, atom hidrogen bermuatan positif dari satu molekul berinteraksi dengan atom elektronegatif dari molekul lain. Berkat ini, molekul-molekul tertarik satu sama lain (titik tebal menunjukkan ikatan hidrogen).
Hidrogen adalah ikatan yang terbentuk melalui atom hidrogen yang merupakan bagian dari salah satu dari dua partikel yang terhubung (molekul atau ion). Energi ikatan hidrogen ( 21–29 kJ/mol atau 5–7 kkal/mol) kira-kira 10 kali lebih sedikit energi ikatan kimia biasa. Namun demikian, ikatan hidrogen menentukan keberadaan molekul dimer (H 2 O) 2, (HF) 2 dan asam format berpasangan.
Pada rangkaian kombinasi atom HF, HO, HN, HCl, HS, energi ikatan hidrogen berkurang. Ia juga berkurang seiring dengan meningkatnya suhu, sehingga zat dalam bentuk uap hanya menunjukkan ikatan hidrogen dalam jumlah kecil; itu adalah karakteristik zat dalam keadaan cair dan padat. Zat seperti air, es, amonia cair, asam organik, alkohol, dan fenol bergabung menjadi dimer, trimer, dan polimer. Dalam keadaan cair, dimer adalah yang paling stabil.
Ikatan ionik
Teori ikatan kimia dibutuhkan tempat paling penting dalam kimia modern. Dia menjelaskan mengapa atom bergabung membentuk partikel kimia, Dan memungkinkan Anda membandingkan stabilitas partikel-partikel ini. Menggunakan teori ikatan kimia, Bisa memprediksi komposisi dan struktur berbagai senyawa. Konsep dari pemutusan beberapa ikatan kimia dan pembentukan ikatan kimia lainnya adalah dasarnya ide-ide modern tentang transformasi zat selama reaksi kimia .
Ikatan kimia- Ini interaksi atom , menentukan kestabilan suatu partikel kimia atau kristal secara keseluruhan . Ikatan kimia terbentuk karena interaksi elektrostatis di antara partikel bermuatan : kation dan anion, inti dan elektron. Ketika atom-atom berkumpul, gaya tarik menarik mulai bekerja antara inti atom satu dan elektron atom lainnya, begitu pula gaya tolak menolak antar inti dan antar elektron. Pada agak jauh ini kekuatan saling menyeimbangkan, Dan partikel kimia yang stabil terbentuk .
Ketika ikatan kimia terbentuk, redistribusi kerapatan elektron atom-atom dalam suatu senyawa dapat terjadi secara signifikan dibandingkan dengan atom bebas.
Dalam kasus ekstrim, ini mengarah pada pembentukan partikel bermuatan - ion (dari bahasa Yunani "ion" - pergi).
1 Interaksi ion
Jika atom kehilangan satu atau beberapa elektron, kemudian dia berubah menjadi ion positif - kation(diterjemahkan dari bahasa Yunani - “ turun"). Beginilah cara mereka terbentuk kation hidrogen H + , litium Li + , barium Ba 2+ . Dengan memperoleh elektron, atom berubah menjadi ion negatif - anion(dari bahasa Yunani "anion" - naik ke atas). Contoh anion adalah ion fluorida F−, ion sulfida S 2− .
Kation Dan anion mampu saling tarik menarik. Dalam hal ini timbullah ikatan kimia, Dan senyawa kimia terbentuk. Jenis ikatan kimia ini disebut ikatan ionik :
2 Pengertian Ikatan Ionik
Ikatan ionik adalah ikatan kimia berpendidikan karena tarik menarik elektrostatik antar kation Dan anion .
Mekanisme pembentukan ikatan ion dapat dilihat dengan menggunakan contoh reaksi antara natrium dan klorin . Atom logam alkali dengan mudah kehilangan elektron, A atom halogen - memperoleh. Akibat dari hal ini ada kation natrium Dan ion klorida. Mereka membentuk koneksi karena gaya tarik elektrostatis di antara keduanya .
Interaksi antar kation Dan anion independen terhadap arah, Itu sebabnya tentang ikatan ionik mereka berbicara seperti non-arah. Setiap kation Mungkin menarik sejumlah anion, Dan dan sebaliknya. Itu sebabnya ikatan ionik adalah tak jenuh. Nomor interaksi antar ion dalam keadaan padat hanya dibatasi oleh ukuran kristal. Itu sebabnya " molekul " senyawa ionik harus dianggap sebagai keseluruhan kristal .
Untuk kejadian tersebut ikatan ionik diperlukan, ke jumlah nilai energi ionisasi E saya(untuk membentuk kation) Dan afinitas elektron Sebuah e(untuk pembentukan anion) harus menguntungkan secara energi. Ini membatasi pembentukan ikatan ionik oleh atom logam aktif(unsur golongan IA dan IIA, beberapa unsur golongan IIIA dan beberapa unsur peralihan) dan bukan logam aktif(halogen, kalkogen, nitrogen).
Praktis tidak ada ikatan ion yang ideal. Bahkan pada senyawa-senyawa yang biasanya diklasifikasikan sebagai ionik , Tidak ada transfer elektron yang lengkap dari satu atom ke atom lainnya ; elektron sebagian tetap digunakan secara umum. Ya, hubungannya adalah litium fluorida sebesar 80% ionik, dan sebesar 20% - kovalen. Oleh karena itu, lebih tepat untuk dibicarakan derajat ionisitas (polaritas) ikatan kimia kovalen. Hal ini diyakini dengan adanya perbedaan keelektronegatifan elemen 2.1 komunikasi aktif 50% ionik. Pada perbedaan yang lebih besar menggabungkan dapat dianggap ionik .
Model ikatan kimia ionik banyak digunakan untuk menggambarkan sifat-sifat banyak zat., pertama-tama, koneksi bersifat basa Dan logam alkali tanah dengan nonlogam. Hal ini disebabkan kesederhanaan deskripsi koneksi tersebut: diyakini dibangun dari bola bermuatan yang tidak dapat dimampatkan, menjawab kation dan anion. Dalam hal ini, ion-ion cenderung menyusun dirinya sedemikian rupa sehingga gaya tarik-menarik di antara ion-ion tersebut maksimum dan gaya tolak-menolaknya minimal.
Ikatan ionik- ikatan kimia yang kuat terbentuk antara atom dengan perbedaan keelektronegatifan yang besar (>1,7 pada skala Pauling)., dengan yang pasangan elektron bersama ditransfer sepenuhnya ke atom dengan elektronegativitas lebih tinggi. Ini adalah daya tarik ion sebagai benda yang bermuatan berlawanan. Contohnya adalah senyawa CsF, yang “derajat ionisitasnya” adalah 97%.
Ikatan ionik - kasus ekstrim polarisasi ikatan kovalen polar. Terbentuk antara khas logam dan non-logam. Dalam hal ini, elektron dalam logam sepenuhnya beralih ke non-logam . Ion terbentuk.
Jika ikatan kimia terbentuk antara atom-atom yang mempunyai perbedaan keelektronegatifan yang sangat besar (EO > 1,7 menurut Pauling), maka total pasangan elektronnya lengkap berpindah ke atom yang mempunyai EO lebih besar. Akibat dari hal ini adalah terbentuknya suatu senyawa ion yang bermuatan berlawanan :
Di antara ion-ion yang terbentuk timbullah ion-ion tersebut tarikan elektrostatis yang disebut ikatan ionik. Atau lebih tepatnya, tampilan ini nyaman. Dalam praktek ikatan ionik antar atom di dalam bentuknya yang murni tidak disadari dimanapun atau hampir dimanapun, biasanya kenyataannya ada hubungannya sebagian bersifat ionik , dan sebagian bersifat kovalen. Pada saat yang sama komunikasi ion molekul kompleks sering kali dapat dianggap murni ionik. Perbedaan paling penting antara ikatan ionik dan jenis ikatan kimia lainnya adalah kurangnya arah dan saturasi. Itulah sebabnya kristal yang terbentuk karena ikatan ionik tertarik pada berbagai kemasan padat ion-ion yang bersesuaian.
3 jari-jari ionik
Secara sederhana model elektrostatik ikatan ionik konsep tersebut digunakan jari-jari ionik . Jumlah jari-jari kation dan anion yang bertetangga harus sama dengan jarak antar inti yang bersesuaian :
R 0 = R + + R −
Pada saat yang sama, itu tetap ada tidak jelas di mana harus menghabiskan batas antara kation dan anion . Hari ini diketahui , bahwa tidak ada ikatan ion murni, seperti biasanya ada beberapa tumpang tindih awan elektron. Untuk perhitungan jari-jari ion menggunakan metode penelitian, yang memungkinkan Anda menentukan kerapatan elektron antara dua atom . Jarak antar inti terbagi pada titik tersebut, Di mana kerapatan elektron minimal .
Ukuran ion bergantung pada banyak faktor. Pada muatan ion yang konstan dengan meningkatnya nomor atom(dan akibatnya, muatan inti) jari-jari ionik berkurang. Hal ini terutama terlihat dalam seri lantanida, Di mana jari-jari ionik bervariasi secara monoton dari 117 pm untuk (La 3+) hingga 100 pm (Lu 3+) dengan bilangan koordinasi 6. Efek ini disebut kompresi lantanida .
DI DALAM kelompok elemen jari-jari ion umumnya meningkat dengan meningkatnya nomor atom. Namun Untuk D-elemen periode keempat dan kelima akibat kompresi lantanida bahkan penurunan jari-jari ionik dapat terjadi(misalnya dari jam 73 malam untuk Zr 4+ sampai jam 72 malam untuk Hf 4+ dengan bilangan koordinasi 4).
Selama periode tersebut terjadi penurunan yang nyata pada jari-jari ionik berhubungan dengan peningkatan daya tarik elektron ke inti sambil meningkatkan muatan inti dan muatan ion itu sendiri secara simultan: 116 pm untuk Na+, 86 pm untuk Mg 2+, 68 pm untuk Al 3+ (bilangan koordinasi 6). Untuk alasan yang sama peningkatan muatan suatu ion mengakibatkan penurunan jari-jari ion suatu unsur: Fe 2+ 77 sore, Fe 3+ 63 sore, Fe 6+ 39 sore (nomor koordinasi 4).
Perbandingan jari-jari ionik Bisa dilaksanakan hanya dengan nomor koordinasi yang sama, karena itu mempengaruhi ukuran ion karena gaya tolak menolak antar ion. Hal ini terlihat jelas pada contoh ion Ag+; jari-jari ioniknya adalah 81, 114 dan 129 pm Untuk koordinasi nomor 2, 4 dan 6 , masing-masing .
Struktur senyawa ionik ideal, dikondisikan gaya tarik-menarik maksimum antara ion-ion yang tidak sejenis dan gaya tolak menolak yang minimal antara ion-ion yang sejenis, dalam banyak hal ditentukan oleh rasio jari-jari ionik kation dan anion. Hal ini dapat ditunjukkan konstruksi geometris sederhana.
4 Energi ikatan ionik
Komunikasi energi Dan untuk senyawa ionik- Ini energi, yang ada di dilepaskan selama pembentukannya dari ion-ion gas yang berjarak tak terhingga satu sama lain . Mengingat hanya gaya elektrostatis yang menyumbang sekitar 90% dari total energi interaksi, yang juga mencakup kontribusi gaya non-elektrostatis(Misalnya, tolakan kulit elektron).
Bergerak secara istimewa ke atom dengan keelektronegatifan lebih tinggi. Ini adalah daya tarik ion sebagai benda yang bermuatan berlawanan. Contohnya adalah senyawa CsF, yang “derajat ionisitasnya” adalah 97%. Ikatan ionik merupakan kasus ekstrem dari polarisasi ikatan kovalen polar . Terbentuk antara logam khas dan non logam. Dalam hal ini, elektron dari logam berpindah seluruhnya ke nonlogam, dan ion terbentuk.
A ⋅ + ⋅ B → A + [ : B − ] (\displaystyle (\mathsf (A))\cdot +\cdot (\mathsf (B))\to (\mathsf (A))^(+)[: (\matematika (B))^(-)])Terjadi tarik-menarik elektrostatik antara ion-ion yang dihasilkan, yang disebut ikatan ionik. Atau lebih tepatnya, tampilan ini nyaman. Faktanya, ikatan ionik antar atom dalam bentuk murninya tidak terjadi di mana pun atau hampir di mana pun; biasanya, pada kenyataannya, ikatan tersebut sebagian bersifat ionik dan sebagian lagi bersifat kovalen. Pada saat yang sama, ikatan ion molekul kompleks sering kali dianggap murni ionik. Perbedaan terpenting antara ikatan ionik dan jenis ikatan kimia lainnya adalah non-arah dan non-saturasinya. Itulah sebabnya kristal yang terbentuk karena ikatan ionik tertarik pada berbagai kemasan padat ion-ion yang bersesuaian.
Karakteristik Senyawa tersebut memiliki kelarutan yang baik dalam pelarut polar (air, asam, dll). Hal ini terjadi karena bagian molekul yang bermuatan. Dalam hal ini, dipol pelarut tertarik ke ujung molekul yang bermuatan, dan, sebagai akibat dari gerakan Brown, mereka “merobek” molekul suatu zat menjadi beberapa bagian dan mengelilinginya, mencegahnya untuk terhubung kembali. Hasilnya adalah ion dikelilingi oleh dipol pelarut.
Ketika senyawa tersebut dilarutkan, energi biasanya dilepaskan, karena energi total ikatan ion pelarut yang terbentuk lebih besar daripada energi ikatan anion-kation. Pengecualian adalah banyak garam asam nitrat (nitrat), yang menyerap panas ketika dilarutkan (larutan menjadi dingin). Fakta terakhir ini dijelaskan berdasarkan hukum-hukum yang dipertimbangkan dalam kimia fisika. Interaksi ion
Jika sebuah atom kehilangan satu atau lebih elektron, maka ia berubah menjadi ion positif - kation (diterjemahkan dari bahasa Yunani - "turun"). Ini adalah bagaimana kation hidrogen H+, litium Li+, barium Ba2+ terbentuk. Dengan memperoleh elektron, atom berubah menjadi ion negatif - anion (dari bahasa Yunani "anion" - naik) Contoh anion adalah ion fluorida F−, ion sulfida S2−.
Kation dan anion mampu saling tarik menarik. Dalam hal ini terjadi ikatan kimia dan terbentuklah senyawa kimia. Jenis ikatan kimia ini disebut ikatan ionik:
Ikatan ionik adalah ikatan kimia yang dibentuk oleh gaya tarik elektrostatik antara kation dan anion.
YouTube ensiklopedis
1 / 3
✪ Ikatan ionik. Kimia kelas 8
✪ Ikatan ionik, kovalen, dan logam
✪ Ikatan kimia ionik | Kimia kelas 11 #3 | Informasi pelajaran
Subtitle
Contoh pembentukan ikatan ion
Mari kita perhatikan metode pembentukannya menggunakan contoh "natrium klorida" NaCl. Konfigurasi elektronik atom natrium dan klor dapat direpresentasikan sebagai berikut: N a 11 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 1 (\displaystyle (\mathsf (Na^(11)1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(1)))) Dan C l 17 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 5 (\displaystyle (\mathsf (Cl^(17)1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2) 3p^(5)))). Ini adalah atom dengan tingkat energi yang tidak lengkap. Jelasnya, untuk melengkapinya, lebih mudah bagi atom natrium untuk melepaskan satu elektron daripada memperoleh tujuh elektron, dan bagi atom klor lebih mudah untuk memperoleh satu elektron daripada melepaskan tujuh elektron. Selama interaksi kimia, atom natrium melepaskan satu elektron sepenuhnya, dan atom klor menerimanya.
Secara skematis dapat ditulis seperti ini:
N a − e → N a + (\displaystyle (\mathsf (Na-e\panah kanan Na^(+))))- ion natrium, kulit delapan elektron yang stabil ( N a + 1 s 2 2 s 2 2 p 6 (\displaystyle (\mathsf (Na^(+)1s^(2)2s^(2)2p^(6))))) karena tingkat energi kedua. C l + e → C l − (\displaystyle (\mathsf (Cl+e\panah kanan Cl^(-))))- ion klorin, cangkang delapan elektron yang stabil.Antar ion N a + (\displaystyle (\mathsf (Na^(+)))) Dan C l − (\displaystyle (\mathsf (Cl^(-)))) Timbul gaya tarik menarik elektrostatis yang mengakibatkan terbentuknya suatu sambungan.
Ikatan ionik
(bahan dari situs http://www.hemi.nsu.ru/ucheb138.htm digunakan)
Ikatan ionik terjadi melalui tarikan elektrostatis antara ion-ion yang bermuatan berlawanan. Ion-ion ini terbentuk sebagai hasil perpindahan elektron dari satu atom ke atom lainnya. Ikatan ionik terbentuk antara atom-atom yang memiliki perbedaan keelektronegatifan yang besar (biasanya lebih besar dari 1,7 skala Pauling), misalnya antara logam alkali dan atom halogen.
Mari kita perhatikan terjadinya ikatan ion dengan menggunakan contoh pembentukan NaCl.
Dari rumus elektronik atom
Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 dan
Kl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
Terlihat bahwa untuk menyelesaikan tingkat terluar, lebih mudah bagi atom natrium untuk melepaskan satu elektron daripada memperoleh tujuh, dan bagi atom klor lebih mudah untuk memperoleh satu elektron daripada memperoleh tujuh. Dalam reaksi kimia, atom natrium melepaskan satu elektron, dan atom klor mengambilnya. Akibatnya, kulit elektron atom natrium dan klor diubah menjadi kulit elektron stabil gas mulia (konfigurasi elektronik kation natrium
Na + 1s 2 2s 2 2p 6,
dan konfigurasi elektronik anion klorin adalah
Cl – - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6).
Interaksi elektrostatik ion mengarah pada pembentukan molekul NaCl.
Sifat ikatan kimia sering kali tercermin dalam keadaan agregasi dan sifat fisik suatu zat. Senyawa ionik seperti natrium klorida NaCl bersifat keras dan tahan api karena terdapat gaya tarik elektrostatis yang kuat antara muatan ion “+” dan “–”.
Ion klor yang bermuatan negatif tidak hanya menarik ion Na+ “nya”, tetapi juga ion natrium lain di sekitarnya. Hal ini mengarah pada fakta bahwa di dekat ion mana pun tidak terdapat satu ion dengan tanda berlawanan, tetapi beberapa.
Struktur kristal natrium klorida NaCl.
Faktanya, terdapat 6 ion natrium di sekitar setiap ion klor, dan 6 ion klor di sekitar setiap ion natrium. Pengemasan ion yang teratur ini disebut kristal ionik. Jika satu atom klor diisolasi dalam suatu kristal, maka di antara atom natrium yang mengelilinginya tidak mungkin lagi menemukan atom yang bereaksi dengan klor.
Tertarik satu sama lain oleh gaya elektrostatis, ion-ion sangat enggan mengubah lokasinya di bawah pengaruh gaya eksternal atau peningkatan suhu. Namun jika natrium klorida dicairkan dan terus dipanaskan dalam ruang hampa, ia akan menguap dan membentuk molekul NaCl diatomik. Hal ini menunjukkan bahwa gaya ikatan kovalen tidak pernah sepenuhnya dimatikan.
Ciri-ciri dasar ikatan ion dan sifat-sifat senyawa ionik
1. Ikatan ionik adalah ikatan kimia yang kuat. Energi ikatan ini berkisar antara 300 – 700 kJ/mol.
2. Berbeda dengan ikatan kovalen, ikatan ionik bersifat non-arah karena suatu ion dapat menarik ion-ion yang bertanda berlawanan ke arahnya ke segala arah.
3. Berbeda dengan ikatan kovalen, ikatan ionik tidak jenuh, karena interaksi ion-ion yang bertanda berlawanan tidak menghasilkan saling kompensasi penuh dari medan gayanya.
4. Selama pembentukan molekul dengan ikatan ionik, transfer elektron secara lengkap tidak terjadi, oleh karena itu, ikatan ionik 100% tidak ada di alam. Dalam molekul NaCl, ikatan kimianya hanya 80% ionik.
5. Senyawa dengan ikatan ionik adalah padatan kristalin yang mempunyai titik leleh dan titik didih tinggi.
6. Sebagian besar senyawa ionik larut dalam air. Larutan dan lelehan senyawa ionik menghantarkan arus listrik.
Sambungan logam
Kristal logam terstruktur secara berbeda. Jika Anda memeriksa sepotong logam natrium, Anda akan menemukan bahwa penampakannya sangat berbeda dengan garam meja. Natrium merupakan logam lunak, mudah dipotong dengan pisau, diratakan dengan palu, mudah dicairkan dalam cawan di atas lampu alkohol (titik leleh 97,8 o C). Dalam kristal natrium, setiap atom dikelilingi oleh delapan atom serupa lainnya.
Struktur kristal logam Na.
Gambar tersebut menunjukkan bahwa atom Na yang berada di tengah kubus mempunyai 8 tetangga terdekat. Namun hal yang sama juga berlaku untuk atom lain dalam kristal, karena semuanya sama. Kristal terdiri dari fragmen berulang "tak terhingga" yang ditunjukkan pada gambar ini.
Atom logam pada tingkat energi terluar mengandung sejumlah kecil elektron valensi. Karena energi ionisasi atom logam rendah, elektron valensi tertahan dengan lemah dalam atom tersebut. Akibatnya, ion bermuatan positif dan elektron bebas muncul di kisi kristal logam. Dalam hal ini, kation logam terletak di simpul kisi kristal, dan elektron bergerak bebas di bidang pusat positif membentuk apa yang disebut “gas elektron”.
Kehadiran elektron bermuatan negatif antara dua kation menyebabkan setiap kation berinteraksi dengan elektron tersebut.
Dengan demikian, Ikatan logam adalah ikatan antar ion positif pada kristal logam yang terjadi melalui gaya tarik menarik elektron yang bergerak bebas di seluruh kristal.
Karena elektron valensi dalam logam didistribusikan secara merata ke seluruh kristal, ikatan logam, seperti ikatan ionik, adalah ikatan non-arah. Berbeda dengan ikatan kovalen, ikatan logam merupakan ikatan tak jenuh. Ikatan logam juga berbeda dengan ikatan kovalen dalam hal kekuatannya. Energi ikatan logam kira-kira tiga sampai empat kali lebih kecil dibandingkan energi ikatan kovalen.
Karena mobilitas gas elektron yang tinggi, logam mempunyai ciri konduktivitas listrik dan termal yang tinggi.
Kristal logam terlihat cukup sederhana, namun nyatanya struktur elektroniknya lebih kompleks dibandingkan kristal garam ionik. Tidak terdapat cukup elektron pada kulit elektron terluar unsur logam untuk membentuk ikatan kovalen atau ionik “oktet” yang lengkap. Oleh karena itu, dalam bentuk gas, sebagian besar logam terdiri dari molekul monoatomik (yaitu atom individu yang tidak terhubung satu sama lain). Contoh tipikalnya adalah uap merkuri. Jadi, ikatan logam antar atom logam hanya terjadi dalam keadaan agregasi cair dan padat.
Ikatan logam dapat digambarkan sebagai berikut: beberapa atom logam dalam kristal yang dihasilkan melepaskan elektron valensinya ke ruang antar atom (untuk natrium adalah...3s1), berubah menjadi ion. Karena semua atom logam dalam kristal adalah sama, masing-masing mempunyai peluang yang sama untuk kehilangan elektron valensi.
Dengan kata lain, transfer elektron antara atom logam netral dan terionisasi terjadi tanpa konsumsi energi. Dalam hal ini, beberapa elektron selalu berakhir di ruang antar atom dalam bentuk “gas elektron”.
Elektron bebas ini, pertama, menjaga atom logam pada jarak kesetimbangan tertentu satu sama lain.
Kedua, mereka memberi logam karakteristik “kilau logam” (elektron bebas dapat berinteraksi dengan kuanta cahaya).
Ketiga, elektron bebas memberikan logam konduktivitas listrik yang baik. Konduktivitas termal logam yang tinggi juga dijelaskan oleh adanya elektron bebas di ruang antar atom - mereka dengan mudah “merespons” perubahan energi dan berkontribusi pada transfer cepatnya dalam kristal.
Model sederhana dari struktur elektronik kristal logam.
******** Dengan menggunakan logam natrium sebagai contoh, mari kita perhatikan sifat ikatan logam dari sudut pandang gagasan tentang orbital atom. Atom natrium, seperti banyak logam lainnya, kekurangan elektron valensi, tetapi terdapat orbital valensi bebas. Satu-satunya elektron natrium 3s yang mampu berpindah ke orbital tetangga yang berenergi bebas dan dekat. Ketika atom-atom dalam kristal semakin berdekatan, orbital terluar dari atom-atom tetangganya saling tumpang tindih, sehingga elektron-elektron yang dilepaskan dapat bergerak bebas ke seluruh kristal.
Namun, "gas elektron" tidaklah semrawut seperti yang terlihat. Elektron bebas dalam kristal logam berada dalam orbital yang tumpang tindih dan sampai batas tertentu saling berbagi, membentuk sesuatu seperti ikatan kovalen. Dalam natrium, kalium, rubidium dan lain-lain elemen s logam Hanya ada sedikit elektron yang tersosialisasi, sehingga kristalnya rapuh dan dapat melebur. Ketika jumlah elektron valensi meningkat, kekuatan logam umumnya meningkat.
Dengan demikian, ikatan logam cenderung dibentuk oleh unsur-unsur yang atomnya memiliki sedikit elektron valensi pada kulit terluarnya. Elektron valensi ini, yang melaksanakan ikatan logam, tersebar sedemikian rupa sehingga dapat bergerak ke seluruh kristal logam dan memberikan konduktivitas listrik yang tinggi pada logam.
Kristal NaCl tidak menghantarkan listrik karena tidak ada elektron bebas di ruang antar ion. Semua elektron yang disumbangkan oleh atom natrium terikat kuat oleh ion klor. Inilah salah satu perbedaan signifikan antara kristal ionik dan kristal logam.
Apa yang sekarang Anda ketahui tentang ikatan logam membantu menjelaskan tingginya kelenturan (daktilitas) sebagian besar logam. Logam dapat diratakan menjadi lembaran tipis dan ditarik menjadi kawat. Faktanya adalah bahwa setiap lapisan atom dalam kristal logam dapat saling meluncur dengan relatif mudah: “gas elektron” yang bergerak secara konstan melunakkan pergerakan ion-ion positif individu, melindungi mereka dari satu sama lain.
Tentu saja, hal seperti ini tidak dapat dilakukan dengan garam meja, meskipun garam juga merupakan zat kristal. Dalam kristal ionik, elektron valensi terikat erat pada inti atom. Pergeseran satu lapisan ion relatif terhadap lapisan lainnya mendekatkan ion-ion dengan muatan yang sama dan menyebabkan tolakan yang kuat di antara mereka, yang mengakibatkan hancurnya kristal (NaCl adalah zat yang rapuh).
Pergeseran lapisan kristal ionik menyebabkan munculnya gaya tolak menolak yang besar antara ion-ion sejenis dan penghancuran kristal.
Navigasi
- Memecahkan masalah gabungan berdasarkan karakteristik kuantitatif suatu zat
- Penyelesaian masalah. Hukum kekekalan komposisi zat. Perhitungan menggunakan konsep “massa molar” dan “jumlah kimia” suatu zat
7.1. Apa itu ikatan kimia
Pada bab sebelumnya, Anda telah mengenal komposisi dan struktur atom terisolasi dari berbagai unsur dan mempelajari karakteristik energinya. Namun di alam sekitar kita, atom yang terisolasi sangatlah jarang. Atom dari hampir semua unsur “cenderung” bergabung membentuk molekul atau partikel kimia lain yang lebih kompleks. Biasanya dikatakan bahwa dalam hal ini timbul ikatan kimia antar atom.
Elektron terlibat dalam pembentukan ikatan kimia. Anda akan mempelajari bagaimana hal ini terjadi dengan mempelajari bab ini. Namun pertama-tama kita perlu menjawab pertanyaan mengapa atom membentuk ikatan kimia. Kita dapat menjawab pertanyaan ini bahkan tanpa mengetahui apa pun tentang sifat hubungan ini: “Karena ini bermanfaat secara energik!” Namun, untuk menjawab pertanyaan dari mana perolehan energi ketika ikatan terbentuk, kita akan mencoba memahami bagaimana dan mengapa ikatan kimia terbentuk.
Sama seperti struktur elektronik atom, kimia kuantum mempelajari ikatan kimia secara rinci dan ketat secara ilmiah, dan Anda dan saya hanya dapat memanfaatkan beberapa kesimpulan terpenting yang dibuat oleh para ilmuwan. Dalam hal ini, untuk mendeskripsikan ikatan kimia kita akan menggunakan salah satu model paling sederhana, yang menyatakan adanya tiga jenis ikatan kimia (ionik, kovalen, dan logam).
Ingat - Anda dapat menggunakan model apa pun dengan kompeten hanya dengan mengetahui batasan penerapan model ini. Model yang akan kita gunakan juga mempunyai batas penerapannya. Misalnya, dalam kerangka model ini tidak mungkin menggambarkan ikatan kimia dalam molekul oksigen, sebagian besar borohidrida, dan beberapa zat lainnya. Model yang lebih kompleks digunakan untuk menggambarkan ikatan kimia dalam zat ini.
1. Jika atom-atom yang terikat sangat berbeda ukurannya, maka atom-atom kecil (cenderung menerima elektron) akan mengambil elektron dari atom-atom yang lebih besar (cenderung mendonorkan elektron), dan terbentuklah ikatan ionik. Energi kristal ionik lebih kecil daripada energi atom terisolasi, sehingga ikatan ionik terjadi bahkan ketika atom gagal melengkapi kulit elektronnya dengan menyumbangkan elektron (mungkin tetap tidak lengkap). D- atau F-subtingkat). Mari kita lihat contohnya.
2. Jika atom yang terikat kecil( R Hai<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 Ikatan kovalen.
Pembentukan ikatan kovalen di ruang angkasa dapat dianggap sebagai tumpang tindih awan elektron dari elektron valensi tidak berpasangan dari atom yang berbeda. Dalam hal ini, sepasang elektron membentuk awan elektron bersama yang mengikat atom. Semakin besar kerapatan elektron di daerah tumpang tindih, semakin banyak energi yang dilepaskan ketika ikatan tersebut terbentuk.
Sebelum membahas contoh paling sederhana pembentukan ikatan kovalen, kita sepakat untuk menyatakan elektron valensi suatu atom dengan titik-titik di sekitar simbol atom tersebut, dengan sepasang titik mewakili pasangan elektron bebas dan pasangan elektron ikatan kovalen, dan titik-titik individu yang mewakili elektron tidak berpasangan. Dengan sebutan ini, konfigurasi elektron valensi suatu atom, misalnya fluor, akan diwakili oleh simbol, dan atom oksigen - . Rumus yang dibangun dari simbol-simbol tersebut disebut rumus elektronik atau rumus Lewis (ahli kimia Amerika Gilbert Newton Lewis mengusulkannya pada tahun 1916). Berdasarkan jumlah informasi yang dikirimkan, rumus elektronik termasuk dalam kelompok rumus struktur. Contoh pembentukan ikatan kovalen oleh atom:
3. Jika atom yang terikat berukuran besar ( R o > 1A), maka mereka semua sedikit banyak cenderung melepaskan elektronnya, dan kecenderungan mereka untuk menerima elektron orang lain tidak signifikan. Oleh karena itu, atom-atom besar ini juga tidak dapat membentuk ikatan ionik satu sama lain. Ikatan kovalen di antara mereka juga ternyata tidak menguntungkan, karena kerapatan elektron di awan elektron terluar yang besar tidak signifikan. Dalam hal ini, ketika suatu zat kimia terbentuk dari atom-atom tersebut, elektron valensi dari semua atom yang terikat digunakan bersama (elektron valensi menjadi umum untuk semua atom), dan kristal logam (atau cairan) terbentuk di mana atom-atom dihubungkan oleh suatu ikatan logam.
Bagaimana cara menentukan jenis ikatan apa yang dibentuk oleh atom-atom unsur dalam suatu zat tertentu?
Menurut kedudukan unsur-unsur dalam sistem alam unsur kimia, misalnya:
1. Sesium klorida CsCl. Atom cesium (golongan IA) berukuran besar dan mudah melepaskan elektron, sedangkan atom klor (golongan VIIA) berukuran kecil dan mudah menerimanya, oleh karena itu ikatan pada sesium klorida bersifat ionik.
2. Karbon dioksida CO 2 . Atom karbon (golongan IVA) dan oksigen (golongan VIA) tidak jauh berbeda ukurannya - keduanya kecil. Mereka sedikit berbeda dalam kecenderungannya untuk menerima elektron, oleh karena itu ikatan dalam molekul CO2 bersifat kovalen.
3. Nitrogen N 2. Substansi sederhana. Atom-atom yang terikat adalah identik dan kecil, oleh karena itu ikatan pada molekul nitrogen bersifat kovalen.
4. Kalsium Ca. Substansi sederhana. Atom-atom yang terikatnya identik dan cukup besar, oleh karena itu ikatan pada kristal kalsium bersifat logam.
5. Barium-tetraaluminium BaAl 4 . Atom kedua unsur tersebut berukuran cukup besar, terutama atom barium, sehingga kedua unsur tersebut cenderung hanya melepaskan elektronnya saja, sehingga ikatan pada senyawa ini bersifat logam.
OBLIGASI IONIK, OBLIGASI KOVALEN, OBLIGASI LOGAM, KONDISI PEMBENTUKANNYA.
1.Apa penyebab terjadinya penggabungan atom-atom dan terbentuknya ikatan kimia di antara atom-atom tersebut?
2.Mengapa gas mulia tidak terdiri dari molekul, tetapi atom?
3. Menentukan jenis ikatan kimia pada senyawa biner: a) KF, K 2 S, SF 4 ; b) MgO, Mg 2 Ba, DARI 2; c) Cu 2 O, CaSe, SeO 2. 4. Menentukan jenis ikatan kimia pada zat sederhana: a) Na, P, Fe; b) S8, F2, P4; c) Mg, Pb, Ar.
7.Z. Ion. Ikatan ionik
Pada paragraf sebelumnya, Anda telah diperkenalkan dengan ion, yang terbentuk ketika atom individu menerima atau menyumbangkan elektron. Dalam hal ini, jumlah proton dalam inti atom tidak lagi ada sama dengan nomornya elektron dalam kulit elektron, dan partikel kimia memperoleh muatan listrik.
Namun sebuah ion juga dapat mengandung lebih dari satu inti, seperti dalam sebuah molekul. Ion semacam itu adalah sistem tunggal yang terdiri dari beberapa inti atom dan kulit elektron. Berbeda dengan molekul, jumlah total proton dalam inti tidak sama dengan jumlah total elektron pada kulit elektron, sehingga muatan listrik ionnya tidak sama.
Jenis ion apa yang ada? Yaitu, bagaimana mereka bisa berbeda?
Berdasarkan jumlah inti atomnya, ion dibedakan menjadi sederhana(atau monatomik), yaitu mengandung satu inti (misalnya: K, O 2), dan kompleks(atau poliatomik), yaitu mengandung beberapa inti (misalnya: CO 3 2, 3). Ion sederhana adalah analog atom yang bermuatan, dan ion kompleks adalah analog molekul yang bermuatan.
Berdasarkan tanda muatannya, ion dibedakan menjadi kation
Dan anion.
Contoh kation: K (ion kalium), Fe 2 (ion besi), NH 4 (ion amonium), 2 (ion tembaga tetraamina). Contoh anion: Cl (ion klorida), N 3 (ion nitrida), PO 4 3 (ion fosfat), 4 (ion heksasianoferrat).
Menurut nilai muatannya, ion dibagi menjadi tembakan tunggal(K, Cl, NH 4, NO 3, dst.), bermuatan ganda(Ca 2, O 2, SO 4 2, dst.) tiga pengisi daya(Al 3, PO 4 3, dst) dan seterusnya.
Jadi, kita menyebut ion PO 4 3 sebagai anion kompleks bermuatan tiga kali lipat, dan ion Ca 2 sebagai kation sederhana bermuatan ganda.
Selain itu, ion juga berbeda ukurannya. Ukuran ion sederhana ditentukan oleh jari-jari ion tersebut atau radius ionik. Ukuran ion kompleks lebih sulit dikarakterisasi. Jari-jari ion, seperti jari-jari atom, tidak dapat diukur secara langsung (seperti yang Anda pahami, ion tidak memiliki batas yang jelas). Oleh karena itu, untuk mengkarakterisasi ion terisolasi yang mereka gunakan jari-jari ionik orbital(contohnya ada di tabel 17).
Tabel 17. Jari-jari orbital beberapa ion sederhana
orbital radius, A |
orbital radius, A |
||||
| Li | F | 0,400 | |||
| Tidak | Kl | 0,742 | |||
| K | Sdr | 0,869 | |||
| Rb | SAYA | 1,065 | |||
| Cs | O2 | 0,46 | |||
| Jadilah 2 | S 2 | 0,83 | |||
| mg 2 |
