JONSKA VEZA: KARAKTERISTIKE, KAKO JE NASTALA I PRIMJERI - KEMIJA - 2026

Ionski veza je vrsta kemijske veze u kojima se elektrostatičko privlačnost između suprotno nabijenih iona. Odnosno, pozitivno nabijeni ion tvori vezu s negativno nabijenim ionom, prenoseći elektrone s jednog atoma na drugi.

Ova vrsta kemijske veze nastaje kada valentni elektroni iz jednog atoma trajno prelaze u drugi atom. Atom koji gubi elektrone postaje kation (pozitivno nabijen), a onaj koji dobiva elektrone postaje anion (negativno nabijen).

Primjer jonske veze: natrijev fluorid. Natrij gubi jedan valentni elektron i daje ga fluoru. Wdcf

Koncept jonske veze

Ionska veza je ona kojom električno nabijene čestice, koje se nazivaju ioni, međusobno djeluju, stvarajući ionske krute tvari i tekućine. Ta je veza proizvod elektrostatičkih interakcija između stotina milijuna iona, a nije ograničena na samo nekoliko njih; to jest nadilazi privlačnost između pozitivnog naboja prema negativnom naboju.

Uzmite u obzir primjerice natrijev klorid ionskog spoja, NaCl, poznatiji kao kuhinjska sol. U NaCl prevladava ionska veza, pa je ona sastavljena od Na ⁺ i Cl ^- iona. Na ⁺ je pozitivni ion ili kation, dok je Cl ^- (klorid) negativni ion ili anion.

Na + i Cl-ioni u natrijevom kloridu su spojeni ionskom vezom. Izvor: Eyal Bairey putem Wikipedije.

I Na ⁺ i Cl ^- privlače se suprotnim električnim nabojima. Udaljenost između tih iona omogućuje drugima da se zbliže, tako da se pojavljuju parovi NaCl i parovi. Na ⁺ kationi će se odbijati jedan s drugim jer su pod jednakim nabojem, a isto se događa i s Cl ^- anionima.

Dolazi vrijeme kada se milijuni Na ⁺ i Cl ^- iona uspijevaju objediniti, ujediniti i stvoriti što stabilniju strukturu; onaj kojim upravlja ionsko vezivanje (gornja slika). Na ⁺ kationi su manji od Cl ^- aniona zbog sve veće efektivne nuklearne sile njihovog jezgra na vanjske elektrone.

Jonska veza NaCl. Rhannosh / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Za ionsku vezu je karakteristično uspostavljanje uređenih struktura gdje je udaljenost između iona (Na ⁺ i Cl ^- u slučaju NaCl) mala u usporedbi s ostatkom ostalih krutih tvari. Dakle, govorimo o ionskoj kristalnoj strukturi.

Kako nastaje ionska veza?

Ionsko vezanje se događa samo ako dođe do raspodjele elektrona tako da nastane naboj iona. Ova vrsta veze nikada se ne može dogoditi između neutralnih čestica. Moraju nužno postojati kationi i anioni. Ali odakle dolaze?

Ionska veza ilustracija. a) Natrij ima neto negativan naboj. b) Natrij daje elektron kloru. Natrij ostaje s neto pozitivnim nabojem, a klor s neto negativnim nabojem, stvarajući ionsku vezu. Ova vrsta veze između milijuna Na i Cl atoma daje fizičku sol. OpenStax College / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Mnogo je puteva po kojima ioni potječu, ali u osnovi se mnogi temelje na reakciji redukcije oksidacije. Većina anorganskih ionskih spojeva sastoji se od metalnog elementa spojenog s nemetalnim elementima (onih u p bloku periodne tablice).

Metal mora oksidirati, izgubiti elektrone, da bi postao kation. S druge strane, nemetalijski element se smanjuje, dobiva te elektrone i postaje anion. Sljedeća slika ilustrira ovu točku za stvaranje NaCl iz atoma natrija i klora:

Stvaranje ionske veze. Izvor: Shafei na arapskoj Wikipediji / Javno vlasništvo

Na atom At donira jedan od svojih valentnih elektrona Cl. Kad se dogodi ova raspodjela elektrona, nastaju Na ⁺ i Cl ^- ioni koji se međusobno počinju privlačiti odmah i elektrostatički.

Stoga se kaže da Na ⁺ i Cl ^- ne dijele nijedan par elektrona, za razliku od onoga što se može očekivati ​​od hipotetičke kovalentne veze Na-Cl.

Svojstva jonske veze

Ionska veza nije usmjerena, odnosno njena sila nije prisutna u jednom smjeru, već se širi kroz prostor kao funkcija udaljenosti koje razdvajaju ione. Ta je činjenica važna, jer znači da su ioni snažno vezani, što objašnjava nekoliko fizičkih svojstava ionske krute tvari.

Talište

Jonska veza odgovorna je za otapanje soli na temperaturi od 801 ° C. Ta je temperatura znatno visoka u usporedbi s talištem raznih metala.

To je zato što NaCl mora apsorbirati dovoljno topline da bi ioni počeli slobodno teći iz svojih kristala; to jest, atrakcije između Na ⁺ i Cl ^- moraju se svladati.

Vrelište

Talište i vrelište ionskih spojeva su posebno visoke zbog snažne elektrostatičke interakcije: njihove ionske veze. Međutim, kako ova veza uključuje mnoge ione, takvo se ponašanje obično pripisuje intermolekularnim silama, a ne odgovaraju ionskom vezanju.

U slučaju soli, kad se NaCl rastopi, dobiva se tekućina sastavljena od istih početnih iona; samo što se sada slobodnije kreću. Ionska veza je još uvijek prisutna. Na ⁺ i Cl ^- ioni susreću se na površini tekućine kako bi stvorili visoku površinsku napetost, što sprečava ione da ispadnu u plinsku fazu.

Zbog toga, rastopljena sol mora još više povisiti temperaturu da prokuha. Vrelište NaCl je 1465 ° C. Pri toj temperaturi toplina premašuje atrakcije između Na ⁺ i Cl ^- u tekućini, pa se NaCl pare počinju formirati s tlakom jednakim atmosferskom.

Elektronegativnost

Ranije je rečeno da ionska veza nastaje između metalnog elementa i nemetalnog elementa. Ukratko: između metala i nemetala. Ovo je obično tako s obzirom na anorganske ionske spojeve; posebno one binarnog tipa, poput NaCl.

Da bi došlo do podjele elektrona (Na ⁺ Cl ^-), a ne dijeljenja (Na-Cl), mora postojati velika razlika u elektronegativnosti između dva atoma. U protivnom ne bi postojala ionska veza između njih dvoje. Možda se Na i Cl zbližavaju, djeluju, ali odmah Cl, zbog veće elektronegativnosti, "uzima" elektron iz Na.

Međutim, ovaj se scenarij odnosi samo na binarne spojeve, MX, poput NaCl. Za ostale soli ili ionske spojeve, njihovi procesi formiranja su složeniji i njima se ne može pristupiti sa čisto atomske ili molekularne perspektive.

vrste

Ne postoje različite vrste ionskih veza, budući da je elektrostatički fenomen čisto fizikalni, mijenjajući samo način interakcije iona ili broj atoma koje posjeduju; to jest ako su monatomski ili poliatomski ioni. Isto tako, svaki element ili spoj potiče karakteristični ion koji definira prirodu spoja.

U odjeljcima primjera detaljno ćemo istražiti ovu točku, a vidjet će se da je ionska veza u osnovi jednaka u svim spojevima. Kad se to ne ispuni, kaže se da ionska veza ima određeni kovalentni karakter, što je slučaj s mnogim solima prijelaznih metala, gdje anioni koordiniraju s kationima; na primjer, FeCl ₃ (Fe ³⁺ Cl ^-).

Primjeri ionskih veza

Niže će ionski spojevi biti navedeni u nastavku, a njihovi ioni i udjeli bit će istaknuti:

- Magnezijev klorid

MgCl ₂, (Mg ²⁺ Cl ^-), u 1: 2 odnos (Mg ²⁺ 2 Cl ^-)

- Kalijev fluorid

KF, (K ⁺ F ^-), u omjeru 1: 1 (K ⁺: F ^-)

- Natrijev sulfid

Na ₂ S, (na ⁺ S ²), u odnosu 2: 1 (2Na ⁺: S ²)

- Litho hidroksid

LiOH, (Li ⁺ OH ^-), u omjeru 1: 1 (Li ⁺: OH ^-)

- Kalcijev fluorid

CaF ₂, (Ca ²⁺ F ^-), u omjeru 1: 2 (Ca ²⁺: 2F ^-)

- Natrijev karbonat

Na ₂ CO ₃, (Na ⁺ CO ₃ ^2-), u omjeru 2: 1 (2Na ⁺: CO ₃ ^2-)

- Kalcijev karbonat

CaCO ₃, (Ca ²⁺ CO ₃ ^2-), u omjeru 1: 1 (Ca ²⁺: CO ₃ ^2-)

- Kalijev permanganat

KMnO ₄, (K ⁺ MnO ₄ ^-), u omjeru 1: 1 (K ⁺: MnO ₄ ^-)

- Bakreni sulfat

CuSO ₄, (Cu ²⁺ SO ₄ ^2-), u omjeru 1: 1 (Cu ²⁺: SO ₄ ^2-)

- Barijev hidroksid

Ba (OH) ₂, (Ba ²⁺ OH ^-), u omjeru 1: 2 (Ba ²⁺: OH ^-)

- Aluminij bromid

AlBr ₃, (Al ³⁺ Br ^-), u omjeru 1: 3 (Al ³⁺: 3Br ^-)

- željezo (III) oksid

Fe ₂ O ₃, (Fe ³⁺ O ^2-), u omjeru 2: 3 (2Fe ³⁺: 3O ^2-)

- Stroncijev oksid

SrO, (Sr ²⁺ O ^2-), u omjeru 1: 1 (Sr ²⁺: O ^2-)

- Srebrni klorid

AgCl, (Ag ⁺ Cl ^-), u omjeru 1: 1 (Ag ⁺: Cl ^-)

- Ostali

-CH ₃ COONa, (CH ₃ COONa ⁺), u omjeru 1: 1 (CH ₃ COO ^-: Na ⁺)

- NH ₄ I, (NH ₄ ⁺ I ^-), u omjeru 1: 1 (NH ₄ ⁺: I ^-)

Svaki od ovih spojeva ima ionsku vezu gdje se milijuni iona, koji odgovaraju njihovim kemijskim formulama, elektrostatički privlače i tvore krutinu. Što je veća veličina njegovih ionskih naboja, to su jače elektrostatičke atrakcije i odbijanja.

Stoga je ionska veza teže jača što su veći naboji na ione koji čine spoj.

Riješene vježbe

Evo nekoliko vježbi koje primjenjuju u praksi osnovna znanja ionskog vezivanja.

- Vježba 1

Koji od sljedećih spojeva je ionski? Mogućnosti su: HF, H ₂ O, NaH, H ₂ S, NH ₃ i MgO.

Jonski spoj po definiciji mora imati ionsku vezu. Što je veća razlika u elektronegativnosti između njegovih sastavnih elemenata, to je jonski karakter navedene veze veći.

Stoga opcije koje nemaju metalni element su isključena u principu: HF, H ₂ O, H ₂ S i NH ₃. Svi ti spojevi sastoje se od samo nemetalnih elemenata. NH ₄ ⁺ kation je izuzetak od ovog pravila, jer nema metala.

Preostale mogućnosti su NaH i MgO, koji imaju metale Na i Mg, odnosno pričvršćene na nemetalne elemente. NaH (Na ⁺ H ^-) i MgO (Mg2 ⁺ O ^2-) su ionski spojevi.

- Vježba 2

Razmotrimo slijedeći hipotetički spoj: Ag (NH ₄) ₂ CO ₃ I. Koji su njegovi ioni i u kojem se omjeru nalaze u krutini?

Raspadanja spoja u njegovim ione imamo: Ag ⁺, NH ₄ ⁺, CO ₃ ^2- i I ^-. Oni su spojeni elektrostatički slijedeći omjer 1: 2: 1: 1 (Ag ⁺: 2NH ₄ ⁺: CO ₃ ^2-: I ^-). To znači da je količina NH ₄ ⁺ kationa dvostruko veća od Ag ⁺, CO ₃ ^2- i I ^- iona.

- Vježba 3

KBr sačinjavaju K ⁺ i Br ^- ioni, s veličinom naboja. Zatim, CaS posjeduje Ca2 ⁺ i S ^2- ione, s nabojima dvostruke magnitude, pa bi se moglo pomisliti da je ionska veza u CaS jača nego u KBr; i jači od Na ₂ SO ₄, jer potonje se sastoji od Na ⁺ i SO ₄ ^2- iona.

I CaS i CuO mogu imati podjednako jaku ionsku vezu, jer obojica sadrže ione dvostruke magnitude naboja. Dalje imamo AlPO ₄, s Al ³⁺ i PO ₄ ^3- ionima. Ti ioni imaju trostruku magnitudu naboja, pa bi jonska veza u AlPO ₄ trebala biti jača nego u svim prethodnim opcijama.

I na kraju, imamo pobjednika Pb ₃ P ₄, jer ako pretpostavimo da je sastavljen od iona, oni postaju Pb ⁴⁺ i P ^3-. Njihove naboje imaju najveću veličinu; i time, Pb ₃ P ₄ je spoj koji vjerojatno ima najjači ionske veze.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Jonsko vezivanje. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (11. veljače 2020.). Jonske vs kovalentne obveznice - razumjeti razliku. Oporavilo od: misel.com
5. Urednici Encyclopaedia Britannica. (31. siječnja 2020.). Jonska veza. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com
6. Kemijski rječnik. (2017). Definicija jonskog vezivanja. Oporavilo od: chemicool.com