Вода ионная связь. Ионная связь

Ионная связь – это химическая связь между ионами, осуществляемая электростатическим притяжением. Ионы образуются путем полного смещения электронной пары к одному из атомов. Этот тип связи образуется, если разность электроотрицательности атомов велика, т.е. ∆Χ ≥ 2.1, пр: NaCl, у Na 0.9, у Cl 3.1, ∆Χ=3.1-0.9=2.2≥2.1 => связь ионная

Если 1.4 < ∆Χ < 2.1, то связь ионно-ковалентная, имеет свойства ионной связи.

Ионная связь – это предельный случай ковалентной полярной связи(происходит полная отдача электронов одним из атомов). К типичным соединениям с ионным типом связи относятся галогениды щелочных металлов (NaCl)

Механизм возникновения ионной связи –

3s1 Na 0 - e à Na+

3s23p5 Cl o + eà Cl-

Na∙ + ∙ Cl∙∙ àNa+[∙∙ Cl∙∙ ]−

Т.о., в механизме возникновения неполярной ковалентной связи, полярной ковалентной связи и ионной нет принципиального различия. Они различаются лишь степенью поляризации (смещешнием общих электронных пар). Природа же химических связей едина. Предсказать полярность связи можно на основании значений электроотрицательности атомов элемента. Чем больше разность электроотр-ти связанных атомов, тем сильнее выражена полярность.

Т.о., если электроотрицательности атомов различаются очень сильно (например, атомов щелочных металлов и галогенов), то при их сближении валентные электроны одного атома полностью переходят на второй атом. В результате этого перехода оба атома становятся ионами и принимают электронную структуру ближайшего благородного газа. Например, при взаимодействии атомов натрия и хлора, они превращаются в ионы Na+ и Сl-, между которыми возникает электростатическое притяжение. Молекулы, в которых существует в чистом виде ионная связь, встречаются в парообразном состоянии вещества. Ионные кристаллы состоят из бесконечных рядов чередующихся положительных и отрицательных ионов, связанных электростатическими силами. При растворении ионных кристаллов или их плавлении в раствор или расплав переходят положительные и отрицательные ионы.

Следует отметить, что ионные связи обладают большой прочностью, поэтому для разрушения ионных кристаллов необходимо затратить большую энергию. Этим объясняется тот факт, что ионные соединения имеют высокие температуры плавления.

В отличие от ковалентной связи ионная не обладает свойствами насыщаемости и направленности. Причина этого состоит в том, что электрическое поле, создаваемое ионами, имеет сферическую симметрию и действует одинаково на все ионы. Поэтому количество ионов, окружающих данный ион, и их пространственное расположение определяются только величинами зарядов ионов и их размерами.

Возникновение ионной связи рассмотрим на примере образования хлорида натрия NaCl. Атомы натрия и хлора, из которых образовалось это соединение резко отличаются по электроотрицательности: для атома натрия она равна 0,9, для атома хлора – 3,0. Это атомы с незавершенными внешними электронными уровнями. Для образования устойчивой октетной оболочки внешнего энергетического уровня атому натрия легче отдать 1 электрон, а атому хлора принять 1 электрон по схеме

Na – e - = Na +

то есть электронная оболочка атома натрия превращается в устойчивую оболочку атома благородного газа Ne – 1s 2 2s 2 2p 6 (это натрий-ион Na +), а оболочка атома Cl – в оболочку атома благородного газа Ar - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 (это хлорид-ион Cl -). Между ионами Na + и Cl - возникают силы электростатического притяжения, в результате чего образуется соединение NaCl.

Химическая связь между ионами, осуществляемая электростатическим притяжением, называется электровалентной или ионной связью. Соединения, которые образовались путем взаимодействия ионов, называются гетерополярными или ионными.

Ионные соединения образуют два элемента, резко отличных по электроотрицательности, например, атомы элементов главных подгрупп I и II групп с элементами главных подгрупп VI и VII групп. Ионных соединений сравнительно немного.

Молекулы хлорида натрия NaCl существуют только в парообразном состоянии. В твердом (кристаллическом) состоянии ионные соединения состоят из закономерно расположенных положительных и отрицательных ионов. Молекулы в этом случае отсутствуют.

Ковалентная связь является более общим типом химической связи. Теория связи объясняет возникновение ионной связи из ковалентной предельной односторонней поляризацией (смещением) общей электронной пары, когда последняя переходит во владение одного из соединяющихся атомов, в молекуле NaCl

В приведенном примере предельная односторонняя поляризация производится атомом хлора, проявляющим неметаллические свойства (электроотрицательность χ с l =3,0). Молекулярное электронное облако (электронная пара) полностью смещается к атому хлора. Это равносильно переходу электрона от атома натрия к атому хлора.

Очевидно, полярную ковалентную связь можно определить как разновидность ковалентной связи, которая претерпела лишь незначительную одностороннюю поляризацию (связующее электронное облако сместилось к атому с большей относительной электроотрицательностью). Она является промежуточной между ионной и неполярной ковалентной связями.

Таким образом, в механизме возникновения неполярной ковалентной, полярной ковалентной и ионной связями нет принципиального различия. Они различаются лишь степенью поляризации (смещения) общих электронных пар.

Предсказать полярность связи можно на сравнении значений относительной электроотрицательности атомов элементов. Чем больше разность относительных электроотрицательностей связанных атомов (обозначим ее через Δχ), тем сильнее выражена полярность. Предельно высокое значение Δχ в соединении CsF (4,0 – 0,86 = 3,14). Итак, химическая связь между атомами ионная если Δχ ≈ 2; при Δχ = 0 - эта связь неполярная ковалентная; в промежуточных случаях – полярная ковалентная. В действительности связи не бывают ионными на 100 %. Поэтому говорят о степени, или доле ионности связи. Ее определяют опытным путем. Оказывается, даже в таком соединении, как CsF, ионная связь выражена только на 89 %.

Ионная связь в отличие от ковалентной связи характеризуется ненаправленностью в пространстве и ненасыщаемостью . Ненаправленность связи определяется тем, что каждый ион, представляющий собой как бы заряженный шар, может притягивать ион противоположного знака по любому направлению. Взаимодействие ионов противоположного знака не приводит к компенсации силовых полей: способность притягивать ионы противоположного знака у них остается по другим направлениям (ненасыщаемость).