İyonik (elektrovalent) kimyasal bağ- değerlik elektronlarının bir atomdan diğerine aktarılması nedeniyle elektron çiftlerinin oluşmasından kaynaklanan bir bağ. En tipik metal olmayanlara sahip metal bileşiklerinin karakteristiği, örneğin:
Na + + Cl - = Na + Cl
İyonik bağ oluşumunun mekanizması, sodyum ve klor arasındaki reaksiyon örneği kullanılarak düşünülebilir. Alkali metal atomu kolaylıkla bir elektron kaybederken, halojen atomu bir elektron kazanır. Sonuç olarak bir sodyum katyonu ve bir klorür iyonu oluşur. Aralarındaki elektrostatik çekim nedeniyle bir bağlantı oluştururlar.
Katyonlar ve anyonlar arasındaki etkileşim yöne bağlı değildir, dolayısıyla iyonik bağın yönsüz olduğu söylenir. Her katyon herhangi bir sayıda anyonu çekebilir ve bunun tersi de geçerlidir. İyonik bağın doymamış olmasının nedeni budur. Katı haldeki iyonlar arasındaki etkileşimlerin sayısı yalnızca kristalin boyutuyla sınırlıdır. Bu nedenle kristalin tamamı iyonik bir bileşiğin bir "molekülü" olarak düşünülmelidir.
Pratik olarak ideal bir iyonik bağ yoktur. Genellikle iyonik olarak sınıflandırılan bileşiklerde bile elektronların bir atomdan diğerine tam olarak aktarılması söz konusu değildir; elektronlar kısmen ortak kullanımda kalır. Böylece lityum florürdeki bağ %80 iyonik ve %20 kovalenttir. Bu nedenle hakkında konuşmak daha doğru. iyoniklik derecesi Kovalent bir kimyasal bağın (polaritesi). Elementlerin elektronegatifliğindeki 2.1'lik bir farkla bağın% 50 iyonik olduğuna inanılmaktadır. Fark daha büyükse bileşik iyonik olarak kabul edilebilir.
Kimyasal bağlanmanın iyonik modeli, başta alkali ve alkali toprak metallerinin ametallerle olan bileşikleri olmak üzere birçok maddenin özelliklerini tanımlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun nedeni, bu tür bileşikleri tanımlamanın basitliğidir: bunların katyonlara ve anyonlara karşılık gelen sıkıştırılamaz yüklü kürelerden oluşturulduğuna inanılmaktadır. Bu durumda iyonlar, aralarındaki çekici kuvvetlerin maksimum, itici kuvvetlerin ise minimum olacağı şekilde kendilerini düzenleme eğilimindedirler.
Hidrojen bağı
Hidrojen bağı özel bir kimyasal bağ türüdür. F, O, N gibi yüksek elektronegatif ametallere sahip hidrojen bileşiklerinin anormal derecede yüksek kaynama noktalarına sahip olduğu bilinmektedir. H 2 Te – H 2 Se – H 2 S serisinde kaynama noktası doğal olarak azalırsa, H 2 Sc'den H 2 O'ya geçerken bu sıcaklıkta keskin bir artış olur. Aynı tablo hidrohalik asit serisinde de görülmektedir. Bu, H2O molekülleri ile HF molekülleri arasında spesifik bir etkileşimin varlığını gösterir. Böyle bir etkileşim, moleküllerin birbirinden ayrılmasını zorlaştırmalıdır; uçuculuklarını azaltır ve sonuç olarak ilgili maddelerin kaynama noktasını arttırır. EO'daki büyük fark nedeniyle, H–F, H–O, H–N kimyasal bağları oldukça polarizedir. Bu nedenle hidrojen atomu pozitif etkin yüke (δ +) sahiptir ve F, O ve N atomları aşırı elektron yoğunluğuna sahiptir ve negatif yüklüdür ( -). Coulomb çekimi nedeniyle, bir molekülün pozitif yüklü hidrojen atomu, başka bir molekülün elektronegatif atomu ile etkileşime girer. Bu sayede moleküller birbirine çekilir (kalın noktalar hidrojen bağlarını gösterir).
Hidrojen bağlı iki parçacıktan (moleküller veya iyonlar) birinin parçası olan bir hidrojen atomu aracılığıyla oluşturulan bir bağdır. Hidrojen bağı enerjisi ( 21–29 kJ/mol veya 5–7 kcal/mol) yaklaşık olarak 10 kat daha az sıradan bir kimyasal bağın enerjisi. Bununla birlikte, hidrojen bağı dimerik moleküllerin (H 2 O) 2, (HF) 2 ve formik asidin çiftler halinde varlığını belirler.
HF, H20, HN, HC1, HS atomlarının bir dizi kombinasyonunda, hidrojen bağının enerjisi azalır. Ayrıca sıcaklık arttıkça azalır, dolayısıyla buhar halindeki maddeler yalnızca küçük bir ölçüde hidrojen bağı sergiler; sıvı ve katı haldeki maddelerin karakteristiğidir. Su, buz, sıvı amonyak, organik asitler, alkoller ve fenoller gibi maddeler dimerler, trimerler ve polimerlerle ilişkilidir. Sıvı halde dimerler en kararlı olanlardır.
İyonik bağ
Kimyasal bağ teorisi almak modern kimyanın en önemli yeri. O Atomların neden birleşerek kimyasal parçacıklar oluşturduğunu açıklıyor, Ve bu parçacıkların kararlılığını karşılaştırmanıza olanak tanır. Kullanma kimyasal bağ teorisi, Olabilmek çeşitli bileşiklerin bileşimini ve yapısını tahmin etmek. Kavramı bazı kimyasal bağların kırılması ve diğerlerinin oluşması temeldir modern fikirler kimyasal reaksiyonlar sırasında maddelerin dönüşümleri hakkında .
Kimyasal bağ- Bu atomların etkileşimi , kimyasal bir parçacığın stabilitesinin belirlenmesi veya bir bütün olarak kristal . Kimyasal bağ nedeniyle oluşur elektrostatik etkileşim arasında yüklü parçacıklar : katyonlar ve anyonlar, çekirdekler ve elektronlar. Atomlar bir araya geldiğinde, bir atomun çekirdeği ile diğerinin elektronları arasında çekici kuvvetler, ayrıca çekirdekler arasında ve elektronlar arasında itici kuvvetler etki etmeye başlar. Açık biraz mesafe bunlar kuvvetler birbirini dengeler, Ve kararlı bir kimyasal parçacık oluşur .
Bir kimyasal bağ oluştuğunda, serbest atomlarla karşılaştırıldığında bileşikteki atomların elektron yoğunluğunun önemli ölçüde yeniden dağılımı meydana gelebilir.
En uç durumda, bu yüklü parçacıkların - iyonların (Yunanca "iyon" dan - gidiyor) oluşumuna yol açar.
1 İyon etkileşimi
Eğer atom birini kaybeder veya birkaç elektron, Sonra o pozitif iyon-katyona dönüşür(Yunancadan tercüme edilmiştir - “ inme"). Bu şekilde oluşuyorlar katyonlar hidrojen H+, lityum Li+, baryum Ba 2+ . Atomlar elektron alarak negatif iyonlara - anyonlara dönüşür(Yunanca "anyon"dan - yukarı çıkıyor). Anyonların örnekleri şunlardır: florür iyonu F−, sülfür iyonu S 2− .
Katyonlar Ve anyonlar hünerli birbirimizi çekmek. Bu durumda ortaya çıkar Kimyasal bağ, Ve kimyasal bileşikler oluşur. Bu tip kimyasal bağa denir iyonik bağ :
2 İyonik Bağın Tanımı
İyonik bağ kimyasal bir bağdır eğitimli dolayı katyonlar arasındaki elektrostatik çekim Ve anyonlar .
İyonik bağ oluşumunun mekanizması, arasındaki reaksiyon örneği kullanılarak düşünülebilir. sodyum ve klor . Bir alkali metal atomu kolayca bir elektronu kaybeder, A halojen atomu - kazanır. Bunun sonucunda var sodyum katyonu Ve klorür iyonu. nedeniyle bir bağlantı oluştururlar. aralarındaki elektrostatik çekim .
Arasındaki etkileşim katyonlar Ve anyonlar yönden bağımsız, Bu yüzden iyonik bağ hakkındaşöyle konuşuyorlar yönlü olmayan. Her katyon Belki herhangi bir sayıda anyon çekmek, Ve tersine. Bu yüzden iyonik bağ dır-dir doymamış. Sayı Katı haldeki iyonlar arasındaki etkileşimler yalnızca kristalin boyutuyla sınırlıdır. Bu yüzden " molekül " iyonik bileşik kristalin tamamı olarak düşünülmelidir .
Oluşması için iyonik bağ gerekli, ile iyonlaşma enerjisi değerlerinin toplamı E ben(bir katyon oluşturmak için) Ve Elektron ilgisi bir e(anyon oluşumu için) olmalıdır enerjik olarak uygun. Bu aktif metal atomları tarafından iyonik bağ oluşumunu sınırlar(IA ve IIA gruplarının elemanları, IIIA grubunun bazı elemanları ve bazı geçiş elemanları) ve aktif ametaller(halojenler, kalkojenler, nitrojen).
Pratik olarak ideal bir iyonik bağ yoktur. Genellikle olarak sınıflandırılan bileşiklerde bile iyonik , Elektronların bir atomdan diğerine tam olarak aktarılması söz konusu değildir. ; elektronlar kısmen ortak kullanımda kalır. Evet, bağlantı lityum florür%80 oranında iyonik ve %20 oranında - kovalent. Bu nedenle hakkında konuşmak daha doğru. iyoniklik derecesi (polarite) kovalent kimyasal bağ. Farkla olduğuna inanılıyor elektronegatiflikler elementler 2.1 iletişim açık %50 iyonik. Şu tarihte: daha büyük fark birleştirmek iyonik sayılabilir .
Kimyasal bağların iyonik modeli birçok maddenin özelliklerini tanımlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. her şeyden önce bağlantılar alkalin Ve ametallerle toprak alkali metaller. Bunun nedeni bu tür bağlantıların açıklamasının basitliği: inşa edildiğine inanılıyor sıkıştırılamaz yüklü küreler, cevaplıyor katyonlar ve anyonlar. Bu durumda iyonlar, aralarındaki çekici kuvvetlerin maksimum, itici kuvvetlerin ise minimum olacağı şekilde kendilerini düzenleme eğilimindedirler.
İyonik bağ- atomlar arasında oluşan güçlü bir kimyasal bağ büyük fark (Pauling ölçeğinde >1,7) elektronegatiflik, hangisiyle paylaşılan elektron çifti tamamen elektronegatifliği daha yüksek olan atoma aktarılır. Bu, zıt yüklü cisimler olarak iyonların çekiciliğidir. Bir örnek, "iyoniklik derecesinin" %97 olduğu CsF bileşiğidir.
İyonik bağ - aşırı zor vaka kovalent polar bağın polarizasyonu. Arasında oluşan tipik metal ve metal olmayan. Bu durumda metaldeki elektronlar tamamen metal olmayanlara geçiş . İyonlar oluşur.
Atomlar arasında kimyasal bağ oluşursa çok büyük elektronegatiflik farkı (Pauling'e göre EO > 1,7), o zaman toplam elektron çifti tamamen EO'su daha büyük olan bir atoma geçer. Bunun sonucu bir bileşiğin oluşmasıdır. zıt yüklü iyonlar :
Oluşan iyonlar arasında ortaya çıkar elektrostatik çekim buna denir iyonik bağ. Daha doğrusu bu bakış uygun. Uygulamada iyonik bağ atomlar arasındaki saf haliyle hiçbir yerde veya neredeyse hiçbir yerde gerçekleşmez, genellikle gerçekte bağlantı kısmen iyonik , ve kısmen kovalent yapıda. Aynı zamanda iletişim karmaşık moleküler iyonlar genellikle tamamen iyonik olarak kabul edilebilir. İyonik bağlar ile diğer kimyasal bağ türleri arasındaki en önemli farklar şunlardır: yön ve doygunluk eksikliği. İyonik bağlar nedeniyle oluşan kristallerin, karşılık gelen iyonların çeşitli yoğun paketlerine doğru yönelmesinin nedeni budur.
3 İyonik yarıçap
Basit olarak iyonik bağın elektrostatik modeli kavramın kullanıldığı iyonik yarıçap . Komşu katyon ve anyonun yarıçaplarının toplamı, karşılık gelen nükleerler arası mesafeye eşit olmalıdır. :
R 0 = R + + R −
Aynı zamanda kalır belirsiz nerede harcanmalı katyon ve anyon arasındaki sınır . Bugün biliniyor , saf iyonik bağın olmadığını, her zaman olduğu gibi elektron bulutlarının bir miktar örtüşmesi var. İçin iyon yarıçapı hesaplamaları araştırma yöntemlerini kullanır, Hangi iki atom arasındaki elektron yoğunluğunu belirlemenizi sağlar . Nükleer mesafe şu noktada bölünür:, Nerede elektron yoğunluğu minimumdur .
İyon boyutları birçok faktöre bağlıdır. Şu tarihte: Artan atom numarasıyla iyonun sabit yükü(ve sonuç olarak, çekirdek yükü) iyon yarıçapı azalır. Bu özellikle dikkat çekicidir lantanit serisinde, Nerede iyonik yarıçaplar, koordinasyon sayısı 6 olan (La 3+) için 117 pm'den (Lu 3+) 100 pm'ye (Lu 3+) kadar monoton olarak değişir.. Bu etki denir lantanit sıkıştırması .
İÇİNDE element grupları iyonik yarıçaplar genellikle artan atom numarasıyla birlikte artar. Fakat İçin D Lantanit sıkışmasından dolayı dördüncü ve beşinci periyotların elemanları iyon yarıçapında bir azalma bile meydana gelebilir(örneğin, koordinasyon numarası 4 olan Zr 4+ için saat 73'ten Hf 4+ için saat 72'ye kadar).
Dönem boyunca iyon yarıçapında gözle görülür bir azalma olur ile ilgili Çekirdeğin yükünde ve iyonun kendisinin yükünde eşzamanlı bir artışla birlikte elektronların çekirdeğe artan çekiciliği: Na+ için 116:00, Mg 2+ için 86:00, Al 3+ için 68:00 (koordinasyon numarası 6). Aynı sebepten Bir iyonun yükündeki artış, bir elementin iyon yarıçapında bir azalmaya neden olur: Fe 2+ 77 pm, Fe 3+ 63 pm, Fe 6+ 39 pm (koordinasyon numarası 4).
Karşılaştırmak iyonik yarıçap Olabilmek yalnızca aynı koordinasyon numarasıyla gerçekleştirin, Çünkü karşı iyonlar arasındaki itici kuvvetler nedeniyle iyonun boyutunu etkiler. Bu örnekte açıkça görülüyor Ag+ iyonu; iyonik yarıçapı 81, 114 ve 129 öğleden sonraİçin koordinasyon numaraları 2, 4 ve 6 , sırasıyla .
Yapı ideal iyonik bileşik, şartlandırılmış Farklı iyonlar arasında maksimum çekim ve benzer iyonlar arasında minimum itme, birçok yoldan katyonların ve anyonların iyonik yarıçaplarının oranı ile belirlenir. Bu gösterilebilir basit geometrik yapılar.
4 İyonik bağ enerjisi
Enerji iletişimi Ve iyonik bileşik için- Bu enerji, içinde olan Birbirinden sonsuz uzaklıktaki gaz halindeki karşı iyonlardan oluşumu sırasında salınır . Yalnızca elektrostatik kuvvetlerin dikkate alınması toplam etkileşim enerjisinin yaklaşık %90'ına karşılık gelir, Hangi elektrostatik olmayan kuvvetlerin katkısını da içerir(Örneğin, elektron kabuğu itme).
Tercihen elektronegatifliği yüksek olan atoma doğru hareket eder. Bu, zıt yüklü cisimler olarak iyonların çekiciliğidir. Bir örnek, "iyoniklik derecesinin" %97 olduğu CsF bileşiğidir. İyonik bağlanma, kovalent-polar-bağ polarizasyonunun aşırı bir örneğidir. Tipik bir metal ile metal olmayan arasında oluşur. Bu durumda metalden gelen elektronlar tamamen metal olmayana aktarılır ve iyonlar oluşur.
A ⋅ + ⋅ B → A + [ : B − ] (\displaystyle (\mathsf (A))\cdot +\cdot (\mathsf (B))\to (\mathsf (A))^(+)[: (\mathsf (B))^(-)])Ortaya çıkan iyonlar arasında iyonik bağ adı verilen elektrostatik bir çekim meydana gelir. Daha doğrusu bu görünüm uygundur. Aslında atomlar arasındaki iyonik bağ saf haliyle hiçbir yerde veya hemen hemen hiçbir yerde gerçekleşmez; genellikle aslında bağ kısmen iyonik ve kısmen kovalent yapıdadır. Aynı zamanda karmaşık moleküler iyonların bağlarının çoğunlukla tamamen iyonik olduğu düşünülebilir. İyonik bağlar ile diğer kimyasal bağ türleri arasındaki en önemli farklar, bunların yönsüzlüğü ve doymamışlığıdır. İyonik bağlar nedeniyle oluşan kristallerin, karşılık gelen iyonların çeşitli yoğun paketlerine doğru yönelmesinin nedeni budur.
Özellikler Bu tür bileşikler polar çözücülerde (su, asitler vb.) iyi çözünürlüğe sahiptir. Bu, molekülün yüklü kısımları nedeniyle oluşur. Bu durumda solventin dipolleri molekülün yüklü uçlarına doğru çekilir ve Brownian hareketi sonucunda maddenin molekülünü parçalara ayırıp çevreleyerek tekrar bağlanmasını engeller. Sonuç, çözücü dipollerle çevrelenmiş iyonlardır.
Bu tür bileşikler çözündüğünde, oluşan çözücü-iyon bağlarının toplam enerjisi anyon-katyon bağının enerjisinden daha büyük olduğundan genellikle enerji açığa çıkar. İstisnalar, çözündüğünde ısıyı emen (çözeltiler soğuk) nitrik asitin (nitratlar) birçok tuzudur. İkinci gerçek, fiziksel kimyada dikkate alınan yasalara dayanarak açıklanmaktadır. İyon etkileşimi
Bir atom bir veya daha fazla elektron kaybederse, pozitif bir iyona - bir katyona (Yunancadan çevrilmiştir - "aşağı inen") dönüşür. Hidrojen H+, lityum Li+, baryum Ba2+ katyonları bu şekilde oluşur. Elektronları alarak, atomlar negatif iyonlara - anyonlara dönüşür (Yunanca "anyon"dan gelir - yukarıya doğru) Anyon örnekleri arasında florür iyonu F−, sülfür iyonu S2− yer alır.
Katyonlar ve anyonlar birbirini çekebilir. Bu durumda kimyasal bir bağ oluşur ve kimyasal bileşikler oluşur. Bu tür kimyasal bağa iyonik bağ denir:
İyonik bağ, katyonlar ve anyonlar arasındaki elektrostatik çekimle oluşan kimyasal bir bağdır.
Ansiklopedik YouTube
1 / 3
✪ İyonik bağ. Kimya 8. sınıf
✪ İyonik, kovalent ve metalik bağlar
✪ İyonik kimyasal bağ | Kimya 11. sınıf #3 | Bilgi dersi
Altyazılar
İyonik bağ oluşumu örneği
"Sodyum klorür" örneğini kullanarak oluşum yöntemini ele alalım. NaCl. Sodyum ve klor atomlarının elektronik konfigürasyonu şu şekilde temsil edilebilir: 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)))) Ve 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)))). Bunlar eksik enerji seviyelerine sahip atomlardır. Açıkçası, bunları tamamlamak için, bir sodyum atomunun bir elektrondan vazgeçmesi, yedi tane kazanmaktan daha kolaydır ve bir klor atomu için bir elektron kazanmak, yedi elektrondan vazgeçmekten daha kolaydır. Kimyasal etkileşim sırasında sodyum atomu bir elektronunu tamamen verir ve klor atomu onu kabul eder.
Şematik olarak bu şu şekilde yazılabilir:
N a − e → N a + (\displaystyle (\mathsf (Na-e\rightarrow Na^(+))))- sodyum iyonu, kararlı sekiz elektronlu kabuk ( N a + 1 s 2 2 s 2 2 p 6 (\displaystyle (\mathsf (Na^(+)1s^(2)2s^(2)2p^(6))))) ikinci enerji seviyesi nedeniyle. C l + e → C l − (\displaystyle (\mathsf (Cl+e\rightarrow Cl^(-))))- klor iyonu, kararlı sekiz elektronlu kabuk.İyonlar arasında N a + (\displaystyle (\mathsf (Na^(+)))) Ve C l − (\displaystyle (\mathsf (Cl^(-)))) Elektrostatik çekici kuvvetler ortaya çıkar ve bu da bir bağlantının oluşmasına neden olur.
İyonik bağ
(http://www.hemi.nsu.ru/ucheb138.htm sitesinden materyaller kullanıldı)
İyonik bağlanma, zıt yüklü iyonlar arasındaki elektrostatik çekim yoluyla gerçekleşir. Bu iyonlar elektronların bir atomdan diğerine aktarılması sonucu oluşur. Elektronegatiflikte büyük farklılıklar olan (genellikle Pauling ölçeğinde 1,7'den büyük) atomlar arasında, örneğin alkali metal ve halojen atomları arasında iyonik bir bağ oluşur.
NaCl oluşumu örneğini kullanarak iyonik bir bağın oluşumunu ele alalım.
Atomların elektronik formüllerinden
Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ve
Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
Görülüyor ki, dış seviyeyi tamamlamak için bir sodyum atomunun bir elektrondan vazgeçmesi yedi almaktan daha kolaydır; bir klor atomu için bir elektron kazanmak yedi almaktan daha kolaydır. Kimyasal reaksiyonlarda sodyum atomu bir elektron verir ve onu klor atomu alır. Sonuç olarak, sodyum ve klor atomlarının elektron kabukları, soy gazların kararlı elektron kabuklarına dönüştürülür (sodyum katyonunun elektronik konfigürasyonu).
Na + 1s 2 2s 2 2p 6,
ve klor anyonunun elektronik konfigürasyonu
Cl – - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6).
İyonların elektrostatik etkileşimi bir NaCl molekülünün oluşumuna yol açar.
Kimyasal bağın doğası çoğunlukla maddenin toplanma durumuna ve fiziksel özelliklerine yansır. Sodyum klorür NaCl gibi iyonik bileşikler sert ve refrakterdir çünkü "+" ve "-" iyonlarının yükleri arasında güçlü elektrostatik çekim kuvvetleri vardır.
Negatif yüklü klor iyonu sadece kendi Na+ iyonunu değil, etrafındaki diğer sodyum iyonlarını da çeker. Bu, herhangi bir iyonun yakınında zıt işaretli bir iyonun değil, birkaç iyonun bulunmasına yol açar.
Sodyum klorür NaCl kristalinin yapısı.
Aslında her klor iyonunun çevresinde 6 sodyum iyonu, her sodyum iyonunun çevresinde ise 6 klor iyonu bulunur. İyonların bu düzenli paketlenmesine iyonik kristal denir. Bir kristalde tek bir klor atomu izole edilirse, onu çevreleyen sodyum atomları arasında klorun reaksiyona girdiğini bulmak artık mümkün değildir.
Elektrostatik kuvvetlerle birbirlerine çekilen iyonlar, dış kuvvetin etkisi veya sıcaklık artışı altında konumlarını değiştirme konusunda son derece isteksizdir. Ancak sodyum klorür eritilir ve vakumda ısıtılmaya devam edilirse buharlaşarak diatomik NaCl molekülleri oluşturur. Bu, kovalent bağlanma kuvvetlerinin hiçbir zaman tamamen kapatılmadığını göstermektedir.
İyonik bağların temel özellikleri ve iyonik bileşiklerin özellikleri
1. İyonik bağ güçlü bir kimyasal bağdır. Bu bağın enerjisi 300 – 700 kJ/mol civarındadır.
2. Kovalent bağdan farklı olarak iyonik bağ yönsüzdür çünkü iyon zıt işaretli iyonları herhangi bir yönde kendine çekebilir.
3. Kovalent bir bağın aksine, iyonik bir bağ doymamıştır, çünkü zıt işaretli iyonların etkileşimi, kuvvet alanlarının karşılıklı olarak tamamen telafi edilmesine yol açmaz.
4. İyonik bağa sahip moleküllerin oluşumu sırasında elektronların tam transferi gerçekleşmez, dolayısıyla doğada yüzde yüz iyonik bağ yoktur. NaCl molekülünde kimyasal bağ yalnızca %80 iyoniktir.
5. İyonik bağa sahip bileşikler, yüksek erime ve kaynama noktalarına sahip kristal katılardır.
6. İyonik bileşiklerin çoğu suda çözünür. İyonik bileşiklerin çözeltileri ve eriyikleri elektrik akımını iletir.
Metal bağlantı
Metal kristalleri farklı şekilde yapılandırılmıştır. Bir parça sodyum metalini incelerseniz görünüşünün sofra tuzundan çok farklı olduğunu göreceksiniz. Sodyum yumuşak bir metaldir, bıçakla kolayca kesilir, çekiçle düzleştirilir, bir kapta alkol lambasında kolayca eritilebilir (erime noktası 97,8 o C). Bir sodyum kristalinde her atom sekiz benzer atomla çevrilidir.
Metalik Na'nın kristal yapısı.
Şekil küpün merkezindeki Na atomunun en yakın 8 komşusunun olduğunu göstermektedir. Ancak kristaldeki diğer atomlar için de aynı şey söylenebilir çünkü hepsi aynı. Kristal, bu şekilde gösterilen "sonsuz" tekrarlanan parçalardan oluşur.
Dış enerji seviyesindeki metal atomları az sayıda değerlik elektronu içerir. Metal atomlarının iyonlaşma enerjisi düşük olduğundan değerlik elektronları bu atomlarda zayıf bir şekilde tutulur. Sonuç olarak metallerin kristal kafesinde pozitif yüklü iyonlar ve serbest elektronlar belirir. Bu durumda düğümlerde metal katyonları bulunur. kristal kafes ve elektronlar, "elektron gazı" olarak adlandırılan pozitif merkezler alanında serbestçe hareket eder.
İki katyon arasında negatif yüklü bir elektronun varlığı, her katyonun bu elektronla etkileşime girmesine neden olur.
Böylece, Metalik bağ, metal kristallerindeki pozitif iyonlar arasında, kristal boyunca serbestçe hareket eden elektronların çekilmesiyle oluşan bağdır.
Bir metaldeki değerlik elektronları kristal boyunca eşit olarak dağıldığından, iyonik bağ gibi metalik bir bağ da yönsüz bir bağdır. Kovalent bağın aksine metalik bağ doymamış bir bağdır. Bir metal bağı aynı zamanda güç açısından da bir kovalent bağdan farklıdır. Metalik bir bağın enerjisi, kovalent bir bağın enerjisinden yaklaşık üç ila dört kat daha azdır.
Elektron gazının yüksek hareketliliği nedeniyle metaller yüksek elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir.
Metal kristali oldukça basit görünse de aslında elektronik yapısı iyonik tuz kristallerininkinden daha karmaşıktır. Metal elemanların dış elektron kabuğunda tam teşekküllü bir "sekizli" kovalent veya iyonik bağ oluşturmak için yeterli elektron yoktur. Bu nedenle gaz halindeki metallerin çoğu tek atomlu moleküllerden (yani birbirine bağlı olmayan bireysel atomlardan) oluşur. Tipik bir örnek cıva buharıdır. Bu nedenle, metal atomları arasındaki metalik bağ yalnızca sıvı ve katı toplanma durumunda meydana gelir.
Metalik bir bağ şu şekilde tarif edilebilir: Ortaya çıkan kristaldeki bazı metal atomları değerlik elektronlarını atomlar arasındaki boşluğa vererek (sodyum için bu...3s1'dir) iyonlara dönüşür. Bir kristaldeki tüm metal atomları aynı olduğundan her birinin değerlik elektronunu kaybetme şansı eşittir.
Yani nötr ve iyonize metal atomları arasında elektron transferi enerji tüketimi olmadan gerçekleşir. Bu durumda bazı elektronlar daima atomların arasındaki boşlukta “elektron gazı” halinde bulunurlar.
Bu serbest elektronlar öncelikle metal atomlarını birbirlerine belirli bir denge mesafesinde tutarlar.
İkincisi, metallere karakteristik bir "metalik parlaklık" verirler (serbest elektronlar ışık kuantumlarıyla etkileşime girebilir).
Üçüncüsü, serbest elektronlar metallere iyi elektriksel iletkenlik sağlar. Metallerin yüksek termal iletkenliği aynı zamanda atomlar arası boşlukta serbest elektronların varlığıyla da açıklanmaktadır - enerji değişikliklerine kolayca "tepki verirler" ve kristaldeki hızlı transferine katkıda bulunurlar.
Bir metal kristalin elektronik yapısının basitleştirilmiş bir modeli.
******** Örnek olarak metal sodyumu kullanarak, metalik bağın doğasını atomik yörüngelerle ilgili fikirler açısından ele alalım. Diğer birçok metal gibi sodyum atomunun da değerlik elektronları yoktur, ancak serbest değerlik yörüngeleri vardır. Sodyumun tek 3s elektronu, serbest ve yakın enerjili komşu yörüngelerden herhangi birine hareket etme yeteneğine sahiptir. Bir kristaldeki atomlar birbirine yaklaştıkça, komşu atomların dış yörüngeleri üst üste binerek, verilen elektronların kristal boyunca serbestçe hareket etmesine izin verir.
Ancak "elektron gazı" sanıldığı kadar düzensiz değildir. Bir metal kristalindeki serbest elektronlar örtüşen yörüngelerde bulunur ve bir dereceye kadar paylaşılır, kovalent bağlara benzer bir şey oluşturur. Sodyum, potasyum, rubidyum ve diğerlerinde metal s-elemanları Sosyalleşmiş elektronların sayısı çok azdır, dolayısıyla kristalleri kırılgan ve eriyebilirdir. Değerlik elektronlarının sayısı arttıkça metallerin mukavemeti genellikle artar.
Bu nedenle metalik bağlar, atomları dış kabuklarında az sayıda değerlik elektronuna sahip olan elementler tarafından oluşturulma eğilimindedir. Metalik bağı gerçekleştiren bu değerlik elektronları o kadar çok paylaşılır ki metal kristali boyunca hareket edebilir ve metalin yüksek elektrik iletkenliğini sağlar.
NaCl kristali, iyonlar arasındaki boşlukta serbest elektron bulunmadığından elektriği iletmez. Sodyum atomları tarafından bağışlanan tüm elektronlar, klor iyonları tarafından sıkı bir şekilde tutulur. Bu, iyonik kristaller ile metal kristaller arasındaki önemli farklardan biridir.
Metalik bağlanma hakkında artık bildikleriniz çoğu metalin yüksek işlenebilirliğini (sünekliğini) açıklamaya yardımcı olur. Metal ince bir tabaka halinde düzleştirilip tel haline getirilebilir. Gerçek şu ki, bir metal kristalindeki bireysel atom katmanları birbirini nispeten kolay bir şekilde kaydırabilir: hareketli "elektron gazı", bireysel pozitif iyonların hareketini sürekli olarak yumuşatarak onları birbirlerinden korur.
Elbette sofra tuzu ile böyle bir şey yapılamaz, ancak tuz da kristal bir maddedir. İyonik kristallerde değerlik elektronları atomun çekirdeğine sıkı bir şekilde bağlıdır. Bir iyon katmanının diğerine göre kayması, aynı yüke sahip iyonları birbirine yaklaştırır ve aralarında güçlü bir itmeye neden olur, bu da kristalin tahrip olmasına neden olur (NaCl kırılgan bir maddedir).
İyonik bir kristalin katmanlarının kayması, benzer iyonlar arasında büyük itme kuvvetlerinin ortaya çıkmasına ve kristalin tahrip olmasına neden olur.
Navigasyon
- Bir maddenin niceliksel özelliklerine dayalı birleşik problemleri çözme
- Problem çözme. Maddelerin bileşiminin değişmezlik yasası. Bir maddenin “molar kütlesi” ve “kimyasal miktarı” kavramlarını kullanarak hesaplamalar
7.1. Kimyasal bağlar nelerdir
Önceki bölümlerde, çeşitli elementlerin izole edilmiş atomlarının bileşimi ve yapısı hakkında bilgi sahibi oldunuz ve enerji özelliklerini incelediniz. Ancak çevremizdeki doğada izole edilmiş atomlar son derece nadirdir. Hemen hemen tüm elementlerin atomları, molekülleri veya diğer daha karmaşık kimyasal parçacıkları oluşturmak üzere birleşme "eğilimindedir". Bu durumda atomlar arasında kimyasal bağların ortaya çıktığı yaygın olarak söylenir.
Elektronlar kimyasal bağların oluşumunda rol oynar. Bu bölümü inceleyerek bunun nasıl olduğunu öğreneceksiniz. Ancak öncelikle atomların neden kimyasal bağ oluşturduğu sorusunu yanıtlamamız gerekiyor. Bu bağlantıların doğası hakkında hiçbir şey bilmeden bile bu sorunun cevabını verebiliriz: “Çünkü enerji açısından faydalıdır!” Ancak bağlar oluştuğunda enerji kazancının nereden geldiği sorusuna cevap vererek kimyasal bağların nasıl ve neden oluştuğunu anlamaya çalışacağız.
Tıpkı atomların elektronik yapısı gibi, kuantum kimyası da kimyasal bağları detaylı ve sıkı bir şekilde bilimsel olarak inceler ve siz ve ben yalnızca bilim adamlarının vardığı en önemli sonuçların bazılarından yararlanabiliriz. Bu durumda, kimyasal bağları tanımlamak için üç tip kimyasal bağın (iyonik, kovalent ve metalik) varlığını sağlayan en basit modellerden birini kullanacağız.
Unutmayın - herhangi bir modeli yalnızca bu modelin uygulanabilirliğinin sınırlarını bilerek yetkin bir şekilde kullanabilirsiniz. Kullanacağımız modelin de uygulanabilirlik sınırları vardır. Örneğin, bu model çerçevesinde oksijen moleküllerindeki, çoğu borhidrit ve diğer bazı maddelerdeki kimyasal bağları tanımlamak imkansızdır. Bu maddelerdeki kimyasal bağları tanımlamak için daha karmaşık modeller kullanılır.
1. Bağlanan atomların boyutları çok farklıysa, küçük atomlar (elektron kabul etmeye eğilimli) daha büyük atomlardan (elektron bağışlamaya eğilimli) elektron alacak ve iyonik bir bağ oluşacaktır. İyonik bir kristalin enerjisi izole edilmiş atomların enerjisinden daha azdır, dolayısıyla atom elektron vererek elektron kabuğunu tamamen tamamlayamasa bile iyonik bir bağ oluşur (eksik kalabilir) D- veya F-alt düzey). Örneklere bakalım.
2. Bağlı atomlar küçükse( RÖ<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 kovalent bağ.
Uzayda kovalent bağın oluşması, farklı atomların eşleşmemiş değerlik elektronlarının elektron bulutlarının üst üste binmesi olarak düşünülebilir. Bu durumda bir çift elektron, atomları birbirine bağlayan ortak bir elektron bulutu oluşturur. Örtüşme bölgesindeki elektron yoğunluğu ne kadar büyük olursa, böyle bir bağ oluştuğunda o kadar fazla enerji açığa çıkar.
Kovalent bir bağın oluşumunun en basit örneklerini düşünmeden önce, bir atomun değerlik elektronlarını, bu atomun sembolünün etrafındaki noktalarla, bir çift noktanın yalnız elektron çiftlerini ve bir kovalent bağın elektron çiftlerini temsil ettiği şekilde belirtmeyi kabul ediyoruz. ve eşlenmemiş elektronları temsil eden bireysel noktalar. Bu atamayla, bir atomun (örneğin florin) değerlik elektronik konfigürasyonu sembolüyle, bir oksijen atomununki ise - ile temsil edilecektir. Bu tür sembollerden oluşturulan formüllere denir. elektronik formüller veya Lewis formülleri (Amerikalı kimyager Gilbert Newton Lewis bunları 1916'da önerdi). İletilen bilgi miktarı açısından elektronik formüller yapısal formüller grubuna aittir. Atomlarla kovalent bağ oluşumu örnekleri:
3. Bağlı atomlar büyükse ( R o > 1A), o zaman hepsi az çok elektronlarından vazgeçme eğilimindedir ve diğer insanların elektronlarını kabul etme eğilimleri önemsizdir. Dolayısıyla bu büyük atomlar da birbirleriyle iyonik bağ oluşturamazlar. Büyük dış elektron bulutlarındaki elektron yoğunluğu önemsiz olduğundan, aralarındaki kovalent bağın da olumsuz olduğu ortaya çıkıyor. Bu durumda, bu tür atomlardan bir kimyasal madde oluştuğunda, bağlı tüm atomların değerlik elektronları paylaşılır (değerlik elektronları tüm atomlar için ortak hale gelir) ve atomların bağlandığı bir metal kristali (veya sıvı) oluşur. bir metal bağı.
Belirli bir maddedeki elementlerin atomlarını ne tür bağların oluşturduğu nasıl belirlenir?
Örneğin kimyasal elementlerin doğal sistemindeki elementlerin konumuna göre:
1. Sezyum klorür CsCl. Sezyum atomu (grup IA) büyüktür ve kolayca bir elektron verir ve klor atomu (grup VIIA) küçüktür ve onu kolayca kabul eder, bu nedenle sezyum klorürdeki bağ iyoniktir.
2. Karbondioksit C02 . Karbon atomlarının (grup IVA) ve oksijenin (grup VIA) boyutları çok farklı değildir; her ikisi de küçüktür. Elektron kabul etme eğilimleri biraz farklıdır, bu nedenle CO2 molekülündeki bağ kovalenttir.
3. Azot N 2. Basit madde. Bağlanan atomlar aynı ve küçüktür, bu nedenle nitrojen molekülündeki bağ kovalenttir.
4. Kalsiyum Ca. Basit madde. Bağlanan atomlar aynı ve oldukça büyüktür, dolayısıyla kalsiyum kristalindeki bağ metaliktir.
5. Baryum-tetraalüminyum BaAl4 . Her iki elementin de atomları, özellikle de baryum atomları oldukça büyüktür, dolayısıyla her iki element de yalnızca elektron verme eğilimindedir, dolayısıyla bu bileşikteki bağ metaliktir.
İYONİK BAĞ, KOVALENT BAĞ, METAL BAĞ, OLUŞUM KOŞULLARI.
1.Atomların birbirine bağlanması ve aralarında kimyasal bağ oluşmasının nedeni nedir?
2. Soy gazlar neden moleküllerden değil de atomlardan oluşur?
3. İkili bileşiklerdeki kimyasal bağın türünü belirleyin: a) KF, K2S, SF4; b) MgO, Mg2Ba, OF2; c) Cu20, CaSe, SeO2. 4. Basit maddelerdeki kimyasal bağın türünü belirleyin: a) Na, P, Fe; b) S8, F2, P4; c) Mg, Pb, Ar.
7.Z. İyonlar. İyonik bağ
Önceki paragrafta, tek tek atomların elektron kabul etmesi veya bağışlaması sonucu oluşan iyonlarla tanıştınız. Bu durumda atom çekirdeğindeki proton sayısı ortadan kalkar. sayıya eşit Elektron kabuğundaki elektronlar ve kimyasal parçacık bir elektrik yükü kazanır.
Ancak bir iyon, molekülde olduğu gibi birden fazla çekirdek de içerebilir. Böyle bir iyon, birkaç atom çekirdeği ve bir elektron kabuğundan oluşan tek bir sistemdir. Bir molekülden farklı olarak çekirdeklerdeki toplam proton sayısı, elektron kabuğundaki toplam elektron sayısına, dolayısıyla iyonun elektrik yüküne eşit değildir.
Ne tür iyonlar var? Yani nasıl farklı olabilirler?
İyonlar atom çekirdeği sayısına göre ikiye ayrılır. basit(veya tek atomlu), yani bir çekirdek içeren (örneğin: K, O 2) ve karmaşık(veya çok atomlu), yani birkaç çekirdek içerir (örneğin: CO 3 2, 3). Basit iyonlar atomların yüklü analoglarıdır ve karmaşık iyonlar moleküllerin yüklü analoglarıdır.
Yüklerinin işaretine göre iyonlar katyonlara ayrılır.
Ve anyonlar.
Katyon örnekleri: K (potasyum iyonu), Fe2 (demir iyonu), NH4 (amonyum iyonu), 2 (tetraamin bakır iyonu). Anyon örnekleri: Cl (klorür iyonu), N3 (nitrür iyonu), P043 (fosfat iyonu), 4 (hekzasiyanoferrat iyonu).
Yük değerine göre iyonlar ikiye ayrılır. tek atış(K, Cl, NH4, NO3, vb.), çift şarjlı(Ca 2, O 2, SO 4 2, vb.) üç şarj cihazı(Al 3, PO 4 3, vb.) vb.
Bu nedenle, PO 4 3 iyonunu üçlü yüklü kompleks anyon ve Ca 2 iyonunu iki katı yüklü basit katyon olarak adlandıracağız.
Ayrıca iyonların boyutları da farklılık göstermektedir. Basit bir iyonun boyutu o iyonun yarıçapına göre belirlenir veya iyon yarıçapı. Karmaşık iyonların boyutunu karakterize etmek daha zordur. Bir atomun yarıçapı gibi bir iyonun yarıçapı da doğrudan ölçülemez (anladığınız gibi iyonun net sınırları yoktur). Bu nedenle izole edilmiş iyonları karakterize etmek için kullandıkları yörünge iyon yarıçapı(örnekler tablo 17'dedir).
Tablo 17. Bazı basit iyonların yörünge yarıçapları
Orbital yarıçap, A |
Orbital yarıçap, A |
||||
| Li | F | 0,400 | |||
| Hayır | Cl | 0,742 | |||
| k | kardeşim | 0,869 | |||
| Rb | BEN | 1,065 | |||
| C'ler | O2 | 0,46 | |||
| 2 ol | S2 | 0,83 | |||
| Mg2 |
