Đặc điểm liên kết ion, cách thức hình thành, phân loại và ví dụ

các liên kết ion là nơi không có sự chia sẻ công bằng của một cặp electron giữa hai nguyên tử. Khi điều này xảy ra, một trong những loài, ít có độ âm điện nhất, có được một điện tích dương, trong khi các loài có độ âm điện lớn hơn kết thúc với một điện tích âm..

Nếu A là loài điện di, và X độ âm điện, sau đó khi liên kết ion được hình thành giữa chúng, chúng được chuyển thành các ion A⁺ và X^-. Một⁺ nó là loài tích điện dương, được gọi là cation; và X^- là loài tích điện âm, anion.

Hình trên cho thấy một liên kết ion chung cho bất kỳ hai loài A và X. Dấu ngoặc màu xanh biểu thị rằng không có liên kết cộng hóa trị rõ ràng giữa A và X; nói cách khác, không có sự hiện diện của A-X.

Lưu ý rằng A⁺ thiếu các electron hóa trị, trong khi X^- nó được bao quanh bởi tám electron, nghĩa là, nó tuân thủ quy tắc của octet theo lý thuyết liên kết hóa trị (TEV) và cũng không đồng nhất với khí hiếm trong thời kỳ tương ứng của nó (He, Ne, Ar, v.v.).

Trong số tám điện tử, hai trong số chúng có màu xanh lá cây. Vì mục đích gì nó khác với phần còn lại của các chấm màu xanh? Để nhấn mạnh rằng cặp màu xanh lá cây thực sự là các electron nên được chia sẻ trong liên kết A-X nếu nó có hóa trị trong tự nhiên. Thực tế không xảy ra trong liên kết ion.

A và X tương tác thông qua các lực hút tĩnh điện (Định luật Coulomb). Điều này phân biệt các hợp chất ion với các hợp chất cộng hóa trị trong nhiều tính chất vật lý của chúng, chẳng hạn như điểm nóng chảy và điểm sôi.

Chỉ số

1 Đặc điểm của liên kết ion
2 Nó được hình thành như thế nào?
- 2.1 Kim loại kiềm và halogen
- 2.2 Kim loại kiềm và calci
- 2.3 Kim loại kiềm thổ có halogen và chalcogens
3 Phân loại
4 Hành vi của các electron trong liên kết ion
5 Ví dụ về liên kết ion
6 tài liệu tham khảo

Đặc điểm của liên kết ion

-Các liên kết ion không định hướng, nghĩa là chúng tạo ra lực ba chiều có khả năng tạo ra sự sắp xếp tinh thể, chẳng hạn như kali clorua quan sát được trong hình trên.

-Các công thức hóa học bao gồm các hợp chất ion biểu thị tỷ lệ của các ion chứ không phải liên kết của chúng. Vì vậy, KCl có nghĩa là có một cation K⁺ cho mỗi anion Cl^-.

-Liên kết ion, vì chúng có ảnh hưởng ba chiều đến các ion của chúng, tạo ra các cấu trúc tinh thể đòi hỏi nhiều năng lượng nhiệt để tan chảy. Nói cách khác, chúng thể hiện các điểm nóng chảy và sôi cao trái ngược với chất rắn nơi liên kết cộng hóa trị chiếm ưu thế.

-Hầu hết các hợp chất tương tác bởi các liên kết ion là hòa tan trong nước hoặc trong dung môi phân cực. Điều này là do các phân tử dung môi có thể bao quanh các ion một cách hiệu quả, ngăn chúng gặp lại nhau để tạo thành sự sắp xếp tinh thể ban đầu.

-Liên kết ion bắt nguồn giữa các nguyên tử có khoảng cách lớn giữa độ âm điện của chúng: kim loại và phi kim. Ví dụ, K là kim loại kiềm, còn Cl là nguyên tố halogen, phi kim.

Nó được hình thành như thế nào?

Trong hình trên, A đại diện cho một kim loại và X là một nguyên tử phi kim. Để liên kết ion xảy ra, sự khác biệt về độ âm điện giữa A và X phải sao cho sự chia sẻ cặp electron của liên kết bằng không. Điều này có nghĩa là X sẽ giữ cặp electron.

Nhưng cặp điện tử đến từ đâu? Về cơ bản, của các loài kim loại. Theo cách này, một trong hai điểm có màu xanh lục là một electron được chuyển từ kim loại A sang phi kim X, và điểm cuối cùng này đã đóng góp thêm electron để hoàn thành cặp.

Nếu vậy, A hoặc X thuộc nhóm nào trong bảng tuần hoàn? Do A phải chuyển một electron, nên rất có thể đó là kim loại thuộc nhóm IA: các kim loại kiềm (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).

Trong khi X, khi nó đạt đến octet hóa trị bằng cách thêm một electron, nó là một halogen, nguyên tố của nhóm VIIA.

Kim loại kiềm và halogen

Các kim loại kiềm có cấu hình hóa trị ns¹. Bằng cách mất electron đơn lẻ đó và trở thành các ion đơn nguyên M⁺ (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺, Fr⁺) trở thành đẳng điện đối với khí hiếm có trước chúng.

Mặt khác, các halogen có cấu hình hóa trị ns²np⁵. Để được đẳng điện đối với khí hiếm, chúng phải thu được một electron bổ sung để có cấu hình ns²np⁶, có tổng cộng tám electron.

Cả kim loại kiềm và halogen đều có lợi từ sự hình thành liên kết ion vì lý do này, chưa kể đến sự ổn định năng lượng được cung cấp bởi sự sắp xếp tinh thể.

Do đó, các hợp chất ion được hình thành bởi kim loại kiềm và halogen luôn có công thức hóa học thuộc loại MX.

Kim loại kiềm và calci

Các chalcogens hoặc các yếu tố của nhóm VIA (O, S, Se, Te, Po) có, không giống như halogen, một cấu hình của hóa trị ns²np⁴. Do đó, nó đòi hỏi hai electron bổ sung thay vì một để tuân thủ octet hóa trị. Để đạt được điều này với sự trợ giúp của kim loại kiềm, họ phải nhận một electron từ hai trong số họ.

Tại sao? Bởi vì, ví dụ, natri có thể tạo ra một electron, Na. Nhưng nếu có hai natri, Na và Na, O có thể nhận electron của nó để trở thành anion O^2-.

Một cấu trúc Lewis cho hợp chất thu được sẽ là Na⁺ Ôi^2- Na⁺. Lưu ý rằng đối với mỗi oxy có hai ion natri và do đó công thức là Na₂Ôi.

Giải thích tương tự có thể được sử dụng cho các kim loại khác và cũng cho các chalcogens khác.

Tuy nhiên, câu hỏi đặt ra: sự kết hợp của tất cả các nguyên tố này có tạo ra hợp chất ion không? Sẽ có liên kết ion trong tất cả chúng? Đối với điều này, cần phải so sánh độ âm điện của cả kim loại M và chalcogens. Nếu chúng rất khác nhau, thì sẽ có liên kết ion.

Kim loại kiềm thổ có halogen và chalcogens

Các kim loại kiềm thổ (Mr. Becamgbara) có cấu hình hóa trị ns². Khi mất hai electron duy nhất, chúng trở thành các ion M²⁺ (Được²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Tăng²⁺). Tuy nhiên, các loài chấp nhận electron của chúng cũng có thể là halogen hoặc chalcogens.

Trong trường hợp halogen, hai trong số chúng là cần thiết để tạo thành một hợp chất, vì cá nhân chúng chỉ có thể chấp nhận một điện tử. Do đó, hợp chất sẽ là: X^- M²⁺ X^-. X có thể là bất kỳ halogen nào.

Và cuối cùng, đối với trường hợp của calcogens, có thể chấp nhận hai electron, một trong số chúng sẽ đủ để hình thành liên kết ion: M²⁺Ôi^2-.

Phân loại

Không có sự phân loại của liên kết ion. Tuy nhiên, điều này có thể thay đổi tùy thuộc vào đặc tính cộng hóa trị. Không phải tất cả các liên kết là một trăm phần trăm ion, nhưng chúng thể hiện, mặc dù rất nhẹ, một sản phẩm đặc tính hóa trị của một sự khác biệt độ âm điện không được đánh dấu.

Điều này đáng chú ý trên tất cả với các ion rất nhỏ và với điện tích cao, chẳng hạn như Be²⁺. Mật độ điện tích cao của nó làm biến dạng đám mây điện tử X (F, Cl, v.v.), theo cách mà nó buộc nó tạo thành một liên kết có đặc tính cộng hóa trị cao (được gọi là phân cực).

Vì vậy, BeCl₂ Mặc dù nó có vẻ là ion, nó thực sự là một hợp chất cộng hóa trị.

Tuy nhiên, các hợp chất ion có thể được phân loại theo các ion của chúng. Nếu chúng bao gồm các nguyên tử tích điện đơn giản, chúng ta nói về các ion đơn nguyên tử; trong khi đó nếu nó là một phân tử mang điện tích, dù dương hay âm, chúng ta đang nói về một ion đa nguyên tử (NH₄⁺, KHÔNG₃^-, VẬY₄^2-, v.v.).

Hành vi của các electron trong liên kết ion

Các electron trong liên kết ion vẫn ở trong vùng lân cận hạt nhân của nguyên tử có độ âm điện lớn nhất. Vì cặp electron này không thể thoát khỏi X^- để liên kết cộng hóa trị với A⁺, tương tác tĩnh điện đi vào chơi.

Các cation A⁺ đẩy lùi người khác⁺, và nó cũng xảy ra với các anion X^- với những người khác Các ion tìm cách san bằng các lực đẩy đến một giá trị tối thiểu, theo cách mà các lực hấp dẫn chiếm ưu thế so với các lực đẩy; và khi họ xoay sở để đạt được nó, sự sắp xếp tinh thể đặc trưng cho cả các hợp chất ion phát sinh.

Về lý thuyết, các electron bị giới hạn trong các anion và do các anion vẫn cố định trong mạng tinh thể, nên độ dẫn của muối trong pha rắn là rất thấp.

Tuy nhiên, nó tăng lên khi chúng tan chảy, vì các ion có thể di chuyển tự do cũng như các electron có thể chảy bị thu hút bởi các điện tích dương.

Ví dụ về liên kết ion

Một phương pháp để xác định các hợp chất ion là quan sát sự hiện diện của kim loại và anion phi kim loại hoặc đa nguyên tử. Sau đó, tính toán với bất kỳ độ âm điện nào chia tỷ lệ chênh lệch của các giá trị này đối với A và X. Nếu chênh lệch này lớn hơn 1,7, thì đó là một hợp chất có liên kết ion..

Ví dụ về những điều sau đây là:

KBr: kali bromua

BeF₂: florua beryllium

Na₂O: oxit natri

Li₂O: oxit liti

K₂O: oxit kali

MgO: oxit magiê

CaF₂: canxi florua

Na₂S: natri sunfua

NaI: natri iodua

CsF: Caesium florua

Ngoài ra, các hợp chất ion với các ion đa nguyên tử có thể có mặt:

Cu (KHÔNG₃)₂: đồng nitrat (II)

NH₄Cl: clorua amoni

CH₃COONa: natri axetat

Sr₃(PO₄)₂: phốt phát

CH₃COONH₄: amoni axetat

LiOH: liti hydroxit

Quốc tế₄: thuốc tím

Tài liệu tham khảo

Whites, Davis, Peck & Stanley. Hóa học (Tái bản lần thứ 8). Học tập CENGAGE, trang 251-258.
Hóa học LibreTexts. Liên kết ion và cộng hóa trị. Lấy từ: chem.libretexts.org
Hóa học 301. (2014). Liên kết ion. Lấy từ: ch602.cm.utexas.edu
Helmenstine, Anne Marie, Tiến sĩ (Ngày 16 tháng 8 năm 2017. Ví dụ về các liên kết và hợp chất ion.) Lấy từ: thinkco.com
Gia sư. (2018). Liên kết ion. Lấy từ: chem.tutorvista.com
Chris P. Schaller, tiến sĩ IM7. Liên kết nào là ion và hóa trị nào? Lấy từ: staff.csbsju.edu

Hóa học

« Liên kết đặc điểm glycosid, loại và danh pháp Liên kết Pi Nó được hình thành như thế nào, Đặc điểm và Ví dụ »