Molekulalar va atomlar orasidagi o'zaro elektrostatik tortishish natijasida kimyoviy elementlar paydo bo'lishi mumkin ionli bog'lanish. Bunday birikmalarning misollari galvanik batareyalarning turli reaktsiyalarida kuzatilishi mumkin, hatto oddiy stol tuzida ham bunday birikma mavjud. Ion bog'lanish nima, u kovalent bog'lanishdan qanday farq qiladi, bu maqolada tasvirlangan.

Oddiy va murakkab ionlar

Ion aloqalari alohida atomlarni va ularning turli birikmalarini o'z ichiga oladi. Bunday ulanishning barcha ishtirokchilari elektr zaryadiga ega va elektrostatik kuchlar tufayli bog'langan holda ushlab turiladi. Kationlarga mansub Na +, K + kabi oddiy ionlar mavjud; F - , Cl - - anionlar bilan bog'liq. Ikki yoki undan ortiq atomlardan tashkil topgan murakkab ionlar ham mavjud. Murakkab ionlarga asoslangan ionli kimyoviy bog'lanishlarga anionlar OH - , NO 3 - , NH 4 + kationlari misol bo'la oladi. Ijobiy zaryadga ega oddiy ionlar past ionlanish potentsialiga ega bo'lgan atomlardan hosil bo'ladi - odatda bu I-II guruhlarning asosiy kichik guruhlari metallari. Manfiy zaryadga ega bo'lgan oddiy ionlar ko'p hollarda odatiy metall bo'lmaganlardir.

Kovalent va ionli bog'lanish

Qarama-qarshi elektr zaryadlari bo'lgan ikkita zarrachadan yaratilgan tizimlar misollari shuni ko'rsatadiki, bu holda har doim elektr maydoni paydo bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, elektr faol ionlar boshqa ionlarni o'ziga jalb qilishi mumkin turli yo'nalishlar. Elektr tortishish kuchlari tufayli ionli bog'lanish mavjud. Bunday birikmalarga misollar ion va kovalent bog'lanishlar o'rtasidagi ikkita asosiy farqni ko'rsatadi.

1. Ionning elektr maydoni istalgan yo'nalishdagi masofa bilan kamayadi. Shuning uchun ionlar orasidagi o'zaro ta'sir darajasi bu ionlarning kosmosda qanday joylashishiga bog'liq emas. Ushbu kuzatishlardan xulosa qilishimiz mumkinki, ion bog'lanish skalyar, ya'ni u yo'nalishga ega emas.
2. Har xil zaryadli ikkita ion nafaqat bir-birini, balki qo'shni zaryadlangan ionlarni ham o'ziga tortadi - qarama-qarshi belgining har xil miqdordagi zaryadlangan zarralari ma'lum bir ionga qo'shilishi mumkin. Bu kovalent va ion aloqalari o'rtasidagi yana bir farq: ikkinchisida to'yinganlik yo'q. Biriktirilgan ionlar soni zaryadlangan zarrachalarning chiziqli o'lchamlari bilan, shuningdek, qarama-qarshi zaryadli ionlarning tortishish kuchlari teng zaryadlangan zarralar o'rtasida harakat qiluvchi itaruvchi kuchlardan ustun bo'lishi kerakligi printsipi bilan belgilanadi.

Uyushmalar

Ionlarning to'yinganligi va yo'nalishi bo'lmagani uchun ular bir-biri bilan har xil kombinatsiyalarda birlashishga moyildirlar. Olimlar bu mulk uyushmasi deb atashgan. Yuqori haroratlarda assotsiatsiya kichik: molekulalar va ionlarning kinetik energiyasi ancha yuqori, gaz holatida esa ionli bog'lanish turi bo'lgan moddalar alohida molekulalar shaklida bo'ladi. Ammo o'rta va past haroratlar turli xil strukturaviy birikmalar hosil bo'lishiga imkon beradi, ularning paydo bo'lishi uchun ion turi bog'lanish javobgardir. Suyuq va qattiq holatdagi moddalarning tuzilishiga misollar rasmlarda keltirilgan.

Ko'rib turganingizdek, ionli bog'lanish kristall panjara hosil qiladi, unda har bir element teskari zaryad belgisiga ega bo'lgan ionlar bilan o'ralgan. Bundan tashqari, bunday modda turli yo'nalishlarda bir xil xususiyatlarga ega.

Polarizatsiya

Ma'lumki, metall bo'lmagan atomga elektron biriktirilganda ma'lum miqdorda energiya ajralib chiqadi. Biroq, ikkinchi elektronning qo'shilishi allaqachon energiya talab qiladi, shuning uchun oddiy ko'paytiriladigan zaryadlangan anionlarning shakllanishi energetik jihatdan foydasiz bo'ladi. Shu bilan birga, SO 4 2-, CO 3 2- kabi elementlar kompleks koʻpaytiriladigan manfiy ionlar energetik jihatdan barqaror boʻlishi mumkinligini koʻrsatadi, chunki birikmadagi elektronlar har bir atomning zaryadi katta boʻlmaydigan tarzda taqsimlangan. elektronning o'zi zaryadiga qaraganda. Bunday qoidalar standart ion aloqasi bilan belgilanadi.

Har bir qadamda (NaCl, CsF) yuzaga keladigan tipik elementlarning misollari musbat va manfiy zaryadlarning to'liq ajratilishini ko'rsatmaydi. Masalan, tuz kristalida samarali manfiy zaryad umumiy elektron zaryadining atigi 93% ni tashkil qiladi. Bu ta'sir boshqa birikmalarda ham kuzatiladi. Zaryadlarning bu to'liq bo'lmagan ajratilishi qutblanish deb ataladi.

Polarizatsiya sabablari

Polarizatsiya har doim elektr maydoni tufayli yuzaga keladi. Elektronlarning tashqi qatlami polarizatsiya paytida eng katta siljishni boshdan kechiradi. Ammo shuni ta'kidlash kerakki, turli ionlar turli xil qutblanish qobiliyatiga ega: tashqi elektron va yadro orasidagi bog'lanish qanchalik zaif bo'lsa, butun ionning qutblanishi shunchalik oson va elektron buluti shunchalik ko'p deformatsiyalanadi.

Ionlarning qutblanishi ion bog'lanish hosil qiluvchi birikmalarga ma'lum ta'sir ko'rsatadi. Misollar kimyoviy reaksiyalar vodorod ioni H + eng katta qutblanish ta'siriga ega ekanligini ko'rsating, chunki u eng kichik o'lchamlarga ega va elektron bulutning to'liq yo'qligi.

Ion aloqasi- qarama-qarshi zaryadlangan ionlarning o'zaro elektrostatik tortishishi natijasida hosil bo'lgan kimyoviy bog'lanish, bunda barqaror holatga umumiy elektron zichligi ko'proq elektron manfiy element atomiga to'liq o'tish orqali erishiladi.

Sof ionli bog'lanish cheklovchi holatdir kovalent bog'lanish.

Amalda, elektronlarning bir atomdan boshqa atomga bog' orqali to'liq o'tishi amalga oshirilmaydi, chunki har bir element katta yoki kichik (lekin nol emas) EOga ega va har qanday kimyoviy bog'lanish ma'lum darajada kovalent bo'ladi.

Bunday bog'lanish atomlarning ER darajasida, masalan, kationlar o'rtasida katta farq bo'lganda paydo bo'ladi. s- birinchi va ikkinchi guruh metallari davriy tizim va VIA va VIA guruhlari nometallarining anionlari (LiF, NaCl, CsF va boshqalar).

Kovalent bog'lanishdan farqli o'laroq, ionli bog'lanishning yo'nalishi yo'q . Bu ionning elektr maydoni sferik simmetriyaga ega ekanligi bilan izohlanadi, ya'ni. har qanday yo'nalishda bir xil qonunga muvofiq masofa bilan kamayadi. Shuning uchun ionlar orasidagi o'zaro ta'sir yo'nalishga bog'liq emas.

Qarama-qarshi belgili ikkita ionning o'zaro ta'siri ularning kuch maydonlarining to'liq o'zaro kompensatsiyasiga olib kelmaydi. Shu sababli, ular boshqa yo'nalishlarda qarama-qarshi belgining ionlarini jalb qilish qobiliyatini saqlab qoladilar. Shuning uchun, kovalent bog'lanishdan farqli o'laroq, ionli bog'lanish ham to'yinmaganligi bilan ajralib turadi .

Ion bog'lanishning yo'nalishi va to'yinganligi yo'qligi ion molekulalarining bog'lanish tendentsiyasini keltirib chiqaradi. Qattiq holatdagi barcha ionli birikmalar ionli kristall panjaraga ega bo'lib, unda har bir ion bir nechta qarama-qarshi belgili ionlar bilan o'ralgan. Bunday holda, berilgan ionning qo'shni ionlar bilan barcha aloqalari ekvivalentdir.

metall aloqa

Metalllar raqam bilan tavsiflanadi maxsus xususiyatlar: elektr va issiqlik o'tkazuvchanligi, xarakterli metall yorqinligi, egiluvchanligi, yuqori egiluvchanligi, yuqori mustahkamligi. Metalllarning bu o'ziga xos xususiyatlarini kimyoviy bog'lanishning maxsus turi bilan izohlash mumkin metall .

Metall bog'lanish - bu metallning kristall panjarasida bir-biriga yaqinlashib kelayotgan atomlarning bir-biriga yopishgan delokalizatsiyalangan orbitallari natijasidir.

Ko'pgina metallarda sezilarli miqdordagi bo'sh orbitallar va tashqi elektron sathida oz sonli elektronlar mavjud.

Shuning uchun elektronlarning lokalizatsiya qilinmagani, balki butun metall atomiga tegishli bo'lishi energiya jihatidan qulayroqdir. Metallning panjara joylarida metall bo'ylab tarqalgan elektron "gaz" ga botgan musbat zaryadlangan ionlar mavjud:

Men ↔ Men n + + n.

Musbat zaryadlangan metall ionlari (Me n +) va lokalizatsiyalanmagan elektronlar (n) o'rtasida moddaning barqarorligini ta'minlaydigan elektrostatik o'zaro ta'sir mavjud. Ushbu o'zaro ta'sirning energiyasi kovalent va molekulyar kristallarning energiyalari o'rtasida oraliqdir. Shuning uchun, sof metall bog'langan elementlar ( s-, Va p-elementlar) nisbatan yuqori erish nuqtalari va qattiqligi bilan ajralib turadi.

Kristalning hajmi bo'ylab erkin harakatlana oladigan va metallning o'ziga xos xususiyatlarini ta'minlaydigan elektronlarning mavjudligi

vodorod aloqasi

vodorod aloqasi – molekulalararo o'zaro ta'sirning maxsus turi. Elektromanfiylik qiymati yuqori bo'lgan element atomiga kovalent bog'langan vodorod atomlari (ko'pincha F, O, N, shuningdek, Cl, S va C) nisbatan yuqori samarali zaryadga ega. Natijada, bunday vodorod atomlari ushbu elementlarning atomlari bilan elektrostatik ta'sir o'tkazishi mumkin.

Shunday qilib, bitta suv molekulasining H d + atomi yo'naltirilgan va shunga mos ravishda (uch nuqtada ko'rsatilgandek) O d atomi - boshqa suv molekulasi bilan o'zaro ta'sir qiladi:

Elektromanfiy elementlarning ikkita atomi orasida joylashgan H atomi tomonidan hosil bo'lgan bog'lanishlar vodorod bog'lari deyiladi:

d- d+ d-

A − H × × × B

Vodorod aloqasining energiyasi oddiy kovalent bog'lanish energiyasidan (150-400 kJ / mol) ancha past, ammo bu energiya mos keladigan birikmalar molekulalarining suyuq holatda to'planishi uchun etarli, masalan, suyuq vodorod ftorid HF (2.14-rasm). Ftorli birikmalar uchun u taxminan 40 kJ/mol ga etadi.

Guruch. 2.14. Vodorod aloqalari tufayli HF molekulalarining agregatsiyasi

Vodorod bog'ining uzunligi ham kovalent bog'ning uzunligidan kichikdir. Demak, polimerda (HF) n, F−H bog’lanish uzunligi 0,092 nm, F∙∙∙H bog’lanish esa 0,14 nm. Suv uchun O−H bogʻlanish uzunligi 0,096 nm, O∙∙∙H bogʻlanish uzunligi esa 0,177 nm.

Molekulyar vodorod aloqalarining shakllanishi moddalarning xususiyatlarining sezilarli o'zgarishiga olib keladi: yopishqoqlik, dielektrik o'tkazuvchanlik, qaynash va erish nuqtalarining oshishi.

Ion aloqasi elektronegativlik bir-biridan keskin farq qilganda paydo bo'ladi (Pauling shkalasi Dc\u003e 1.7 bo'yicha) va bu sezilarli darajada farq qiluvchi kimyoviy xususiyatlar bilan tavsiflangan elementlardan hosil bo'lgan ionlarning o'zaro ta'siri paytida sodir bo'ladi.

Ion bog'lanish - qarama-qarshi zaryadlangan ionlar orasidagi elektrostatik tortishish bo'lib, ular umumiy elektron juftining bir element atomidan boshqa element atomiga to'liq siljishi natijasida hosil bo'ladi.

Ayrim xususiyatlarga qarab, ba'zi elementlarning atomlari musbat zaryadlangan ionlarga (kationlarga) aylanib, elektronlarni yo'qotishga moyil bo'ladi, boshqa elementlarning atomlari esa, aksincha, manfiy zaryadlangan ionlarga (anionlarga) aylanadigan elektronlarni olishga intiladi. oddiy natriy va odatiy metall bo'lmagan xlor atomlari bilan sodir bo'ladi.

Na + va Cl ionlarining hosil bo'lishining shartli modeli - valent elektronni natriy atomidan xlor atomiga to'liq o'tkazish orqali.

Elementlarning oddiy ionlar hosil qilish qobiliyati (ya'ni, bitta atomdan keladigan) ularning izolyatsiya qilingan atomlarining elektron konfiguratsiyasi, shuningdek, elektron manfiylik, ionlanish energiyalari va elektron yaqinligi (elektronni olib tashlash uchun zarur bo'lgan minimal) kattaliklari bilan bog'liq. tegishli manfiy iondan cheksiz masofaga). Ko'rinib turibdiki, kationlar ionlanish energiyasi past bo'lgan elementlarning atomlari - ishqoriy va ishqoriy tuproq metallari (Na, K, Cs, Rb, Ca, Ba, Sr va boshqalar) tomonidan osonroq hosil bo'ladi. Boshqa elementlarning oddiy kationlarini hosil qilish ehtimoli kamroq, chunki bu atomning ionlanishi uchun katta energiya sarflanishi bilan bog'liq.

Oddiy anionlar yuqori elektron yaqinligi tufayli yettinchi guruhning p-elementlari (Cl, Br, I) tomonidan osonroq hosil bo'ladi. O, S, N atomlariga bitta elektronning biriktirilishi energiya ajralib chiqishi bilan kechadi. Va ko'paytiriladigan oddiy anionlarning hosil bo'lishi bilan boshqa elektronlarning qo'shilishi energetik jihatdan noqulaydir.

Shuning uchun oddiy ionlardan tashkil topgan birikmalar ko'p emas. Ular gidroksidi va ishqoriy tuproq metallarining galogenlar bilan o'zaro ta'siridan osonroq hosil bo'ladi.

Ion bog'lanishning xarakteristikalari

1. Yo‘nalishsiz. Ionlarning elektr zaryadlari ularning tortilishi va qaytarilishini aniqlaydi va umuman birikmaning stexiometrik tarkibini aniqlaydi. Ionlarni zaryadlangan to'plar deb hisoblash mumkin, ularning kuch maydonlari kosmosning barcha yo'nalishlarida teng taqsimlanadi. Shuning uchun, masalan, NaCl birikmasida natriy ionlari Na+ xlorid ionlari Cl- bilan istalgan yo'nalishda ta'sir o'tkazishi mumkin va ularning ma'lum bir qismini o'ziga tortadi.

Yo'nalishsizlik ion bog'lanish xossasi bo'lib, u har bir ionning istalgan yo'nalishda qarama-qarshi belgili ionlarni o'ziga tortish qobiliyatiga bog'liq.

Demak, nodirektivlik ionning elektr maydoni sferik simmetriyaga ega bo'lishi va barcha yo'nalishlarda masofa oshgani sayin kamayib borishi bilan izohlanadi, shuning uchun ionlar orasidagi o'zaro ta'sir yo'nalishdan qat'iy nazar amalga oshiriladi.

2. To'yinmaganlik. Qarama-qarshi belgili ikkita ionning o'zaro ta'siri ularning kuch maydonlarining to'liq o'zaro kompensatsiyasiga olib kelmasligi aniq. Shuning uchun ma'lum zaryadga ega bo'lgan ion barcha yo'nalishlarda qarama-qarshi belgining boshqa ionlarini jalb qilish qobiliyatini saqlab qoladi. Bunday "jalb qilingan" ionlarning soni faqat ularning geometrik o'lchamlari va o'zaro itarish kuchlari bilan chegaralanadi.

To'yinmaganlik - ion bog'lanishning xossasi bo'lib, u ma'lum bir zaryadga ega bo'lgan ionning qarama-qarshi belgining istalgan miqdordagi ionlarini biriktirish qobiliyatida namoyon bo'ladi.

3. Ionlarning qutblanishi. Ion bog'lanishda har bir ion elektr zaryadining tashuvchisi bo'lib, kuch manbai hisoblanadi. elektr maydoni, shuning uchun ionlar orasidagi yaqin masofada ular bir-biriga o'zaro ta'sir qiladi.

Ionning qutblanishi - bu elektr ta'sirida uning elektron qobig'ining deformatsiyasi kuch maydoni boshqa ion.

4. Ionlarning qutblanish va qutblanish qobiliyati. Polarizatsiya jarayonida tashqi qatlamning elektronlari eng kuchli siljishni boshdan kechiradi. Ammo bir xil elektr maydoni ta'sirida turli ionlar teng bo'lmagan darajada deformatsiyalanadi. Tashqi elektronlar yadroga qanchalik zaif bog'langan bo'lsa, polarizatsiya shunchalik oson bo'ladi.

Polarizatsiya - bu boshqa ionning kuch elektr maydoni ta'sirida iondagi yadro va elektron qobig'ining nisbiy siljishi. Ionlarning qutblanish qobiliyati ularning boshqa ionlarga deformatsiya qiluvchi ta'sir ko'rsatish xususiyatidir.

Polarizatsiya kuchi ionning zaryadiga va hajmiga bog'liq. Ionning zaryadi qanchalik katta bo'lsa, uning maydoni shunchalik kuchli bo'ladi, ya'ni ko'paytiriladigan zaryadlangan ionlar eng katta qutblanish qobiliyatiga ega.

Ionli birikmalarning xossalari

Da normal sharoitlar ionli birikmalar yuqori erish va qaynash nuqtalariga ega bo'lgan kristalli qattiq moddalar sifatida mavjud va shuning uchun uchuvchan bo'lmagan hisoblanadi. Masalan, NaCl ning erish va qaynash haroratlari mos ravishda 801 0 C va 1413 0 C, CaF 2 - 1418 0 C va 2533 0 S. Qattiq holatda ionli birikmalar o'tkazmaydi. elektr toki. Ular qutbsiz erituvchilarda (kerosin, benzin) yaxshi eriydi va ozgina eriydi yoki umuman erimaydi. Qutbli erituvchilarda ionli birikmalar ionlarga ajraladi (parchalanadi). Buning sababi shundaki, ionlar ko'proq yuqori energiya gaz fazasida ionlarga ajralish energiyasini qoplashga qodir bo'lgan solvatatsiya.

7.1. Kimyoviy bog'lanishlar nima

Oldingi boblarda siz turli elementlarning izolyatsiyalangan atomlarining tarkibi va tuzilishi bilan tanishdingiz, ularning energiya xususiyatlarini o'rgandingiz. Ammo atrofimizdagi tabiatda alohida atomlar juda kam uchraydi. Deyarli barcha elementlarning atomlari molekulalarni yoki boshqa murakkabroq kimyoviy zarralarni hosil qilib, ulanishga "moyillashadi". Bu holda atomlar o'rtasida kimyoviy bog'lanishlar paydo bo'lishini aytish odatiy holdir.

Elektronlar kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lishida ishtirok etadilar. Bu qanday sodir bo'ladi, siz ushbu bobni o'rganish orqali bilib olasiz. Ammo birinchi navbatda atomlar nima uchun kimyoviy bog'lanish hosil qiladi, degan savolga javob berishimiz kerak. Biz bu savolga hatto bu bog'lanishlarning tabiati haqida hech narsa bilmasdan javob berishimiz mumkin: "Chunki u energetik jihatdan foydalidir!" Ammo, bog'lanishlar hosil bo'lganda energiya olish qayerda sodir bo'ladi degan savolga javob berib, kimyoviy bog'lanishlar qanday va nima uchun paydo bo'lishini tushunishga harakat qilamiz.

Atomlarning elektron tuzilishi singari, kvant kimyosi kimyoviy bog'lanishlarni batafsil va qat'iy ilmiy jihatdan o'rganadi va biz faqat olimlar tomonidan qilingan eng muhim xulosalardan foydalanishimiz mumkin. Bunday holda, kimyoviy bog'lanishlarni tavsiflash uchun biz uchta turdagi kimyoviy bog'lanish (ion, kovalent va metall) mavjudligini ta'minlaydigan eng oddiy modellardan birini qo'llaymiz.

Esingizda bo'lsin - har qanday modeldan faqat ushbu modelning qo'llanilishi chegaralarini bilsangiz, malakali foydalanishingiz mumkin. Biz foydalanadigan modelning ham qo'llash chegaralari bor. Masalan, ushbu model doirasida kislorod, ko'pchilik borgidridlar va boshqa ba'zi moddalar molekulalaridagi kimyoviy bog'lanishlarni tasvirlab bo'lmaydi. Ushbu moddalardagi kimyoviy bog'lanishlarni tavsiflash uchun yanada murakkab modellar qo'llaniladi.

1. Agar bogʻlovchi atomlar oʻlchamlari jihatidan juda farq qiladigan boʻlsa, u holda kichik atomlar (elektronlarni qabul qilishga moyil) yirik atomlardan (elektron berishga moyil) elektron oladi va ion bogʻlanish hosil boʻladi. Ion kristalining energiyasi izolyatsiya qilingan atomlarning energiyasidan kamroq, shuning uchun atom elektronlar berish orqali elektron qobig'ini to'liq to'ldira olmasa ham ion bog'lanish paydo bo'ladi (u to'liq bo'lmasligi mumkin). d- yoki f-pastki daraja). Misollarni ko'rib chiqing.

2. Agar bog'langan atomlar kichik bo'lsa( r o<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 bog'lanish.
Kosmosda kovalent bog'lanishning hosil bo'lishini turli atomlarning juftlanmagan valentlik elektronlari elektron bulutlarining bir-birining ustiga chiqishi sifatida tasavvur qilish mumkin. Bunday holda, bir juft elektron atomlarni bog'laydigan umumiy elektron bulutini hosil qiladi. Qoplash hududida elektron zichligi qanchalik yuqori bo'lsa, bunday bog'lanish hosil bo'lganda shunchalik ko'p energiya chiqariladi.
Kovalent bog'lanishning paydo bo'lishining eng oddiy misollarini ko'rib chiqishdan oldin, biz atomning valentlik elektronlarini ushbu atom belgisi atrofida nuqtalar bilan belgilashga rozi bo'lamiz, bunda kovalent bog'lanishning umumiy bo'lmagan elektron juftlarini va elektron juftlarini ifodalovchi bir juft nuqta, va juftlashtirilmagan elektronlar uchun alohida nuqtalar. Ushbu belgi bilan atomning valentlik elektron konfiguratsiyasi, masalan, ftor belgi bilan ifodalanadi va kislorod atomi -. Bunday belgilardan tuzilgan formulalar deyiladi elektron formulalar yoki Lyuis formulalari (amerikalik kimyogar Gilbert Nyuton Lyuis ularni 1916 yilda taklif qilgan). Uzatilgan ma'lumotlarning miqdori bo'yicha elektron formulalar strukturaviy formulalar guruhiga kiradi. Atomlar tomonidan kovalent bog'lanish hosil bo'lishiga misollar:

3. Agar bog'langan atomlar katta bo'lsa ( r o > 1A), u holda ularning barchasi ozmi-koʻpmi oʻz elektronlarini berishga moyil boʻlib, begona elektronlarni qabul qilishga moyilligi ahamiyatsiz. Demak, bu yirik atomlar ham bir-biri bilan ionli aloqa hosil qila olmaydi. Ular orasidagi kovalent bog'lanish ham noqulay bo'lib chiqadi, chunki katta tashqi elektron bulutlarida elektron zichligi ahamiyatsiz. Bunday holda, bunday atomlardan kimyoviy modda hosil bo'lganda, barcha bog'langan atomlarning valentlik elektronlari ijtimoiylashadi (valentlik elektronlari barcha atomlar uchun umumiy bo'ladi) va metall kristall (yoki suyuqlik) hosil bo'ladi, bunda atomlar bir-biriga bog'langan. metall birikma.

Muayyan moddadagi elementlarning atomlarini qanday turdagi bog'lanishlar hosil qilishini qanday aniqlash mumkin?
Kimyoviy elementlarning tabiiy tizimidagi elementlarning joylashuvi bo'yicha, masalan:
1. Seziy xlorid CsCl. Seziy atomi (IA guruhi) katta, elektrondan osongina voz kechadi va xlor atomi (VIIA guruhi) kichik va uni oson qabul qiladi, shuning uchun seziy xloriddagi bog'lanish iondir.
2. Karbonat angidrid CO 2. Uglerod (IVA guruhi) va kislorod (VIA guruhi) atomlari hajmi jihatidan unchalik farq qilmaydi - ikkalasi ham kichikdir. Elektronlarni qabul qilish tendentsiyasi jihatidan ular bir oz farq qiladi, shuning uchun CO 2 molekulasidagi bog'lanish kovalentdir.
3. Azot N 2 . Oddiy modda. Bog'lanish atomlari bir xil, ammo kichikdir, shuning uchun azot molekulasidagi bog'lanish kovalentdir.
4. Kaltsiy Ca. Oddiy modda. Bog'lanish atomlari bir xil va juda katta, shuning uchun kaltsiy kristalidagi bog'lanish metalldir.
5. Bariy-tetraalyuminiy BaAl 4. Ikkala elementning atomlari juda katta, ayniqsa bariy atomlari, shuning uchun ikkala element ham faqat elektronlarni berishga moyildir, shuning uchun bu birikmadagi bog'lanish metalldir.

ION BOGLANISH, KOVALENT BOGLANISH, METALLIK BOGLANISH, ULARNING HAYoLLANISH SHARTLARI.
1. Atomlarning bog`lanishi va ular o`rtasida kimyoviy bog`lar hosil bo`lishining sababi nimada?
2. Nima uchun asil gazlar molekulalardan emas, balki atomlardan iborat?
3. Ikkilik birikmalardagi kimyoviy bog lanish turini aniqlang: a) KF, K 2 S, SF 4; b) MgO, Mg 2 Ba, OF 2; v) Cu 2 O, CaSe, SeO 2. 4. Oddiy moddalardagi kimyoviy bog lanish turini aniqlang: a) Na, P, Fe; b) S 8 , F 2 , P 4 ; c) Mg, Pb, Ar.

7.Z. Ionlar. Ion aloqasi

Oldingi paragrafda siz alohida atomlar elektronlar bergan yoki qabul qilganda hosil bo'ladigan ionlar bilan tanishgansiz. Bunday holda, atom yadrosidagi protonlar soni bo'lishni to'xtatadi soniga teng elektron qobiqdagi elektronlar va kimyoviy zarracha elektr zaryadini oladi.
Ammo ion molekulada bo'lgani kabi bir nechta yadrolarni ham o'z ichiga olishi mumkin. Bunday ion bir nechtadan tashkil topgan yagona tizimdir atom yadrolari va elektron qobiq. Molekuladan farqli o'laroq, yadrolardagi protonlarning umumiy soni elektron qobiqdagi elektronlarning umumiy soniga teng emas, shuning uchun ionning elektr zaryadi.

Ionlar nima? Ya'ni, ular qanday farq qilishi mumkin?
Atom yadrolari soniga ko'ra ionlar quyidagilarga bo'linadi oddiy(yoki monotomik), ya'ni bitta yadrodan iborat (masalan: K, O 2 ) va murakkab(yoki ko'p atomli), ya'ni bir nechta yadrolarni o'z ichiga oladi (masalan: CO 3 2 , 3 ). Oddiy ionlar atomlarning zaryadlangan analoglari, murakkab ionlar esa molekulalarning zaryadlangan analoglaridir.
Ionlar zaryad belgisiga ko'ra kationlarga bo'linadi. Va anionlar.

Kationlarga misollar: K (kaliy ioni), Fe 2 (temir ioni), NH 4 (ammiak ioni), 2 (tetraammin mis ioni). Anionlarga misollar: Cl (xlorid ioni), N 3 (nitrid ioni), PO 4 3 (fosfat ioni), 4 (geksatsianoferrat ioni).

Zaryadlariga ko'ra ionlar quyidagilarga bo'linadi bir martalik(K, Cl, NH 4, NO 3 va boshqalar), ikki zarba(Ca 2, O 2, SO 4 2 va boshqalar) uch o'q(Al 3, RO 4 3 va boshqalar) va boshqalar.

Demak, PO 4 3 ionini uch zaryadli kompleks anion, Ca 2 ionini esa ikki marta zaryadlangan oddiy kation deb ataymiz.

Bundan tashqari, ionlar o'zlarining kattaligi bilan ham farqlanadi. Oddiy ionning kattaligi shu ionning radiusi yoki bilan belgilanadi ion radiusi. Murakkab ionlarning hajmini tavsiflash qiyinroq. Ion radiusini, xuddi atom radiusi kabi, to'g'ridan-to'g'ri o'lchash mumkin emas (siz tushunganingizdek, ionning aniq chegaralari yo'q). Shuning uchun, biz ajratilgan ionlarni tavsiflash uchun foydalanamiz orbital ion radiuslari(misollar 17-jadvalda keltirilgan).

17-jadval. Ayrim oddiy ionlarning orbital radiuslari

		Orbital radius, A			Orbital radius, A
Li			F		0,400
Na			Cl		0,742
K			Br		0,869
Rb			I		1,065
Cs			O2		0,46
2 bo'ling			S2		0,83
Mg2

Ion aloqasi

(http://www.hemi.nsu.ru/ucheb138.htm veb-sayti materiallaridan foydalanilgan)

Ion bog'lanish qarama-qarshi zaryadlangan ionlar orasidagi elektrostatik tortishish orqali amalga oshiriladi. Bu ionlar elektronlarning bir atomdan ikkinchisiga o'tishi natijasida hosil bo'ladi. Elektromanfiyligi bo'yicha katta farqlarga ega bo'lgan atomlar (odatda Pauling shkalasi bo'yicha 1,7 dan katta), masalan, atomlar o'rtasida ionli bog'lanish hosil bo'ladi. ishqoriy metallar va halogenlar.

NaCl hosil bo'lishi misolida ion bog'lanish ko'rinishini ko'rib chiqamiz.

Atomlarning elektron formulalaridan

Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 va

Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5

Ko'rinib turibdiki, tashqi darajani yakunlash uchun natriy atomi bitta elektrondan voz kechishi ettita qo'shishdan ko'ra osonroqdir va xlor atomi ettitadan voz kechgandan ko'ra bitta elektronni qo'shish osonroqdir. Kimyoviy reaktsiyalarda natriy atomi bitta elektronni beradi va xlor atomi uni qabul qiladi. Natijada, natriy va xlor atomlarining elektron qobiqlari olijanob gazlarning barqaror elektron qobiqlariga aylanadi (natriy kationining elektron konfiguratsiyasi).

Na + 1s 2 2s 2 2p 6,

va xlor anionining elektron konfiguratsiyasi

Cl – - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6).

Ionlarning elektrostatik o'zaro ta'siri NaCl molekulasining hosil bo'lishiga olib keladi.

Kimyoviy bog'lanishning tabiati ko'pincha o'z aksini topadi agregatsiya holati va moddaning fizik xususiyatlari. Natriy xlorid NaCl kabi ionli birikmalar qattiq va refrakterdir, chunki ularning "+" va "-" ionlarining zaryadlari o'rtasida kuchli elektrostatik tortishish kuchlari mavjud.

Manfiy zaryadlangan xlorid ioni nafaqat "o'zining" Na + ionini, balki uning atrofidagi boshqa natriy ionlarini ham o'ziga tortadi. Bu har qanday ionning yonida qarama-qarshi belgili bitta emas, balki bir nechta ion mavjudligiga olib keladi.

Natriy xlorid NaCl kristalining tuzilishi.

Aslida, har bir xlorid ioni atrofida 6 ta natriy ioni va har bir natriy ioni atrofida 6 ta xlorid ioni mavjud. Ionlarning bunday tartibli o'rami ionli kristall deyiladi. Agar kristallda alohida xlor atomi ajratilgan bo'lsa, u holda atrofdagi natriy atomlari orasida xlor bilan reaksiyaga kirishganini topish endi mumkin emas.

Elektrostatik kuchlar bilan bir-biriga tortilgan ionlar tashqi kuch yoki haroratning oshishi ta'sirida o'z joylarini o'zgartirishni juda istamaydilar. Ammo agar natriy xlorid eritilsa va vakuumda qizdirilsa, u bug'lanadi va ikki atomli NaCl molekulalarini hosil qiladi. Bu shuni ko'rsatadiki, kovalent bog'lanish kuchlari hech qachon to'liq o'chirilmaydi.

Ion bog'lanishning asosiy xarakteristikalari va ionli birikmalarning xossalari

1. Ion bog`lanish kuchli kimyoviy bog'lanish. Ushbu bog'lanishning energiyasi taxminan 300 - 700 kJ / mol.

2. Kovalent bog'lanishdan farqli o'laroq, ionli bog'lanish yo'nalishsizdir, chunki ion har qanday yo'nalishda qarama-qarshi belgili ionlarni o'ziga tortishi mumkin.

3. Kovalent bog'lanishdan farqli o'laroq, ionli bog'lanish to'yinmagan, chunki qarama-qarshi belgili ionlarning o'zaro ta'siri ularning kuch maydonlarining to'liq o'zaro kompensatsiyasiga olib kelmaydi.

4. Ion bog langan molekulalarning hosil bo lishi jarayonida elektronlarning to liq ko chirilishi sodir bo lmaydi, shuning uchun tabiatda 100% ionli bog lanish mavjud emas. NaCl molekulasida kimyoviy bog'lanish faqat 80% iondir.

5. Ionli birikmalar yuqori erish va qaynash temperaturasiga ega kristall qattiq moddalardir.

6. Aksariyat ionli birikmalar suvda eriydi. Ion birikmalarining eritmalari va eritmalari elektr tokini o'tkazadi.

metall aloqa

Metall kristallar turlicha joylashtirilgan. Agar siz metall natriyning bir bo'lagini ko'rib chiqsangiz, u tashqi ko'rinishida osh tuzidan juda farq qilishini bilib olasiz. Natriy yumshoq metall bo'lib, pichoq bilan osongina kesiladi, bolg'a bilan tekislanadi, uni stakanda spirtli chiroqda osongina eritish mumkin (erish nuqtasi 97,8 o C). Natriy kristalida har bir atom sakkizta shunga o'xshash boshqa atomlar bilan o'ralgan.

Metall Na kristalining tuzilishi.

Rasmdan ko'rinib turibdiki, kub markazidagi Na atomining eng yaqin 8 ta qo'shnisi bor. Ammo kristalldagi boshqa har qanday atom haqida ham xuddi shunday deyish mumkin, chunki ularning barchasi bir xil. Kristal ushbu rasmda ko'rsatilgan "cheksiz" takrorlanuvchi qismlardan iborat.

Tashqi energiya darajasidagi metall atomlari oz sonli valent elektronlarni o'z ichiga oladi. Metall atomlarining ionlanish energiyasi past bo'lganligi sababli, bu atomlarda valentlik elektronlari zaif saqlanadi. Natijada metallarning kristall panjarasida musbat zaryadlangan ionlar va erkin elektronlar paydo bo'ladi. Bunda metall kationlari kristall panjaraning tugunlarida joylashadi va elektronlar musbat markazlar sohasida erkin harakatlanib, “elektron gaz” deb ataladigan narsani hosil qiladi.

Ikki kation o'rtasida manfiy zaryadlangan elektronning mavjudligi har bir kationning ushbu elektron bilan o'zaro ta'sir qilishiga olib keladi.

Shunday qilib, metall bog' - metall kristallaridagi musbat ionlar orasidagi bog'lanish bo'lib, u butun kristall bo'ylab erkin harakatlanuvchi elektronlarni jalb qilish orqali amalga oshiriladi.

Metalldagi valentlik elektronlari kristall bo'ylab bir tekis taqsimlanganligi sababli, metall bog'lanish, xuddi ion kabi, yo'naltirilmagan bog'lanishdir. Kovalent bog'lanishdan farqli o'laroq, metall bog'lanish to'yinmagan bog'lanishdir. Metall bog'lanish kovalent bog'lanishdan kuchliligi bilan ham farq qiladi. Energiya metall bog'lanish kovalent bog'lanish energiyasidan taxminan uch-to'rt barobar kamroq.

Elektron gazning yuqori harakatchanligi tufayli metallar yuqori elektr va issiqlik o'tkazuvchanligi bilan ajralib turadi.

Metall kristall etarlicha sodda ko'rinadi, lekin uning elektron tuzilishi aslida ion tuzi kristallariga qaraganda ancha murakkab. Metall elementlarning tashqi elektron qobig'ida to'liq "okteta" kovalent yoki ionli bog'lanish hosil qilish uchun elektronlar etarli emas. Shuning uchun gazsimon holatda ko'pchilik metallar monotomik molekulalardan (ya'ni, alohida, bog'liq bo'lmagan atomlardan) iborat. Oddiy misol simob bug'idir. Shunday qilib, metall atomlari orasidagi metall bog'lanish faqat agregatsiyaning suyuq va qattiq holatida sodir bo'ladi.

Metall bog'lanishni quyidagicha ta'riflash mumkin: hosil bo'lgan kristalldagi metall atomlarining ba'zilari atomlar orasidagi bo'shliqqa (natriyda u ... 3s1) valentlik elektronlarini berib, ionlarga aylanadi. Kristaldagi barcha metall atomlari bir xil bo'lgani uchun ularning har biri valentlik elektronini yo'qotish uchun teng imkoniyatga ega.

Boshqacha qilib aytganda, neytral va ionlangan metall atomlari orasidagi elektronlarning o'tishi energiya sarfisiz sodir bo'ladi. Bunday holda, elektronlarning bir qismi doimo atomlar orasidagi bo'shliqda "elektron gaz" shaklida tugaydi.

Bu erkin elektronlar, birinchi navbatda, metall atomlarini bir-biridan ma'lum bir muvozanat masofasida ushlab turadi.

Ikkinchidan, ular metallarga xarakterli "metall porlash" beradi (erkin elektronlar yorug'lik kvantlari bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin).

Uchinchidan, erkin elektronlar metallarni yaxshi elektr o'tkazuvchanligi bilan ta'minlaydi. Metalllarning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi atomlararo bo'shliqda erkin elektronlarning mavjudligi bilan ham izohlanadi - ular energiyaning o'zgarishiga osonlik bilan "javob beradilar" va uning kristallda tez o'tishiga hissa qo'shadilar.

Soddalashtirilgan model elektron tuzilma metall kristall.

******** Natriy metali misolida, keling, metall bog'lanishning tabiatini g'oyalar nuqtai nazaridan ko'rib chiqaylik. atom orbitallari. Natriy atomi, boshqa ko'plab metallar kabi, valentlik elektronlarining etishmasligiga ega, ammo erkin valentlik orbitallari mavjud. Natriyning yagona 3s elektroni qo'shni orbitallarga erkin va yaqin energiya bilan harakatlana oladi. Kristaldagi atomlar bir-biriga yaqinlashganda, qo'shni atomlarning tashqi orbitallari bir-biriga yopishadi, buning natijasida berilgan elektronlar kristall bo'ylab erkin harakatlanadi.

Biroq, "elektron gaz" ko'rinishi mumkin bo'lgan darajada tartibsiz emas. Metall kristalldagi erkin elektronlar bir-birining ustiga chiqadigan orbitallarda joylashgan va ma'lum darajada ijtimoiylashgan bo'lib, o'ziga xos kovalent bog'lanishlarni hosil qiladi. Natriy, kaliy, rubidiy va boshqa metall s-elementlar oddiygina bir nechta umumiy elektronlarga ega, shuning uchun ularning kristallari mo'rt va eruvchan. Valentlik elektronlari sonining ko'payishi bilan metallarning mustahkamligi, qoida tariqasida, ortadi.

Shunday qilib, elementlar metall bog'lanishga moyil bo'lib, ularning atomlari tashqi qobiqlarda kam valentlik elektronlariga ega. Metall bog'lanishni amalga oshiradigan bu valent elektronlar shunday darajada ijtimoiylashganki, ular butun metall kristali bo'ylab harakatlana oladi va metallning yuqori elektr o'tkazuvchanligini ta'minlaydi.

NaCl kristali elektr tokini o'tkazmaydi, chunki ionlar orasidagi bo'shliqda erkin elektronlar mavjud emas. Natriy atomlari tomonidan berilgan barcha elektronlar xlorid ionlarini atrofida mahkam ushlab turadi. Bu ion kristallari va metall kristallar o'rtasidagi asosiy farqlardan biridir.

Metall bog'lanish haqida hozir bilgan narsangiz ko'pchilik metallarning yuqori egiluvchanligini (egiluvchanligini) ham tushuntiradi. Metallni yupqa qatlamga tekislash mumkin, simga tortiladi. Gap shundaki, metall kristalidagi alohida atom qatlamlari nisbatan osonlik bilan bir-birining ustiga siljishi mumkin: mobil "elektron gaz" doimiy ravishda alohida ijobiy ionlarning harakatini yumshatib, ularni bir-biridan himoya qiladi.

Albatta, bu kabi hech narsa qilish mumkin emas osh tuzi, garchi tuz ham kristalli moddadir. Ion kristallarida valent elektronlar atom yadrosi bilan mustahkam bog'langan. Ionlarning bir qatlamining boshqasiga nisbatan siljishi bir xil zaryadli ionlarning yaqinlashishiga olib keladi va ular o'rtasida kuchli itarilish paydo bo'ladi, natijada kristall parchalanadi (NaCl mo'rt moddadir).

Ion kristalli qatlamlarining siljishi o'xshash ionlar o'rtasida katta itaruvchi kuchlarning paydo bo'lishiga va kristalning yo'q qilinishiga olib keladi.

Navigatsiya

• Moddaning miqdoriy xarakteristikalari asosida birlashtirilgan masalalarni yechish
• Muammoni hal qilish. Moddalar tarkibining doimiyligi qonuni. Moddaning “molyar massasi” va “kimyoviy miqdori” tushunchalari yordamida hisob-kitoblar