ГлавнаяХимияИонная связь

Химия - это просто

Популярно о химии
· Что такое химия
· Периодическая таблица
ОБЩАЯ ХИМИЯ
Вещества и смеси
Атомы и молекулы
Строение веществ
· Химические связи
· Валентность
· Основное и возбужденное состояние атома
· Ионная связь
· Ионные соединения
· Ковалентная связь
· Параметры ковалентной связи
· Формулы ковалентных связей
· Водородная связь
Взаимодействие веществ

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Онлайн тесты по ЕГЭ

Ионная связь


  1. Натрий: Na
  2. Хлор: Cl
  3. Поваренная соль (хлорид натрия): NaCl
  4. Катионы и анионы

Химия - "волшебная" наука. А где вы еще получите безопасное вещество, соединив два опасных? Речь идет об обыкновенной поваренной соли - NaCl. Рассмотрим подробнее каждый элемент, опираясь на ранее полученные знания об устройстве атома.

Натрий - Na, щелочной металл (группа IA).
Электронная конфигурация: 1s22s22p63s1

Как видим, натрий имеет один валентный электрон, который он "согласен" отдать, чтобы его энергетические уровни стали завершенными.

Хлор - Cl, галоген (группа VIIA).
Электронная конфигурация: 1s22s22p63s23p5

Как видим, хлор имеет 7 валентных электронов и ему "не хватает" одного электрона, чтобы его энергетические уровни стали завершенными.

Теперь догадываетесь, почему так "дружны" атомы хлора и натрия?

NaCl

Ранее говорилось, что полностью "укомплектованные" энергетические уровни имеют инертные газы (группа VIIIA) - у них полностью заполнены внешние s и p-орбитали. Отсюда они так плохо вступают в химические реакции с другими элементами (им просто не надо ни с кем "дружить", поскольку ни отдавать, ни принимать электроны они "не хотят").

Главный закон химической реакции - заполнение валентного энергетического уровня


Когда валентный энергетический уровень заполнен - элемент становится стабильным или насыщенным.

Инертным газам "повезло", а что же делать остальным элементам периодической таблицы? Конечно же, "искать" себе пару, подобно дверному замку и ключу - определенному замку соответствует свой ключ. Так и химические элементы, пытаясь заполнить свой внешний энергетический уровень, вступают с другими элементами в реакции, создавая устойчивые соединения. Т.к. заполняются внешние s (2 электрона) и р (6 электронов) орбитали, то данный процесс получил название "правило октета" (октет = 8)



Любой атом может получить или отдать не более трех электронов

1. Натрий: Na

На внешнем энергетическом уровне атома натрия находится один электрон. Для перехода в стабильное состояние, натрий должен: либо отдать этот электрон, либо принять семь новых. Исходя из вышесказанного, натрий будет отдавать электрон. При этом у него "исчезает" 3s-орбиталь, а количество протонов (11) будет на один превосходить количество электронов (10). Поэтому, нейтральный атом натрия превратится в положительно заряженный ион - катион.

Электронная конфигурация катиона натрия: Na+ 1s22s22p6

Особо внимательные читатели справедливо скажут, что такая же электронная конфигурация и у неона (Ne). Так что же, натрий превратился в неон? Вовсе нет - не забывайте о протонах! Их по-прежнему; у натрия - 11; у неона - 10. Говорят, что катион натрия является изоэлектронным неону (поскольку их электронные конфигурации одинаковы).

Подведем итог:


2. Хлор: Cl

У хлора ситуация прямо противоположная - на внешнем энергетическом уровне у него находится семь валентных электронов и ему надо принять один электрон, чтобы стать стабильным. При этом произойдут следующие процессы:


3. Поваренная соль (хлорид натрия): NaCl

Исходя из вышесказанного, видно, что электрон, который отдает натрий, становится электроном, который получает хлор.

В кристаллической решетке хлорида натрия каждый катион натрия окружен шестью анионами хлора. И наоборот, каждый анион хлора окружен шестью катионами натрия.

В результате перемещения электрона образуются ионы: катион натрия (Na+) и анион хлора (Cl-). Поскольку противоположные заряды притягиваются, то образуется устойчивое соединение NaCl (хлорид натрия) - поваренная соль.

В результате взаимного притяжения противоположно заряженных ионов, образуется ионная связь - устойчивое химическое соединение.

Соединения с ионными связями называют солями. В твердом состоянии все ионные соединения являются кристаллическими веществами.

Ионная связь - химическая связь между катионами и анионами (заряженными частицами, в которые превращаются атомы после отдачи или присоединения электронов).

Следует понимать, что понятие ионной связи довольно относительно, строго говоря к "чистым" ионным соединениям можно отнести только те вещества, у которых разность в электроотрицателности атомов, которые образуют ионную связь, равна или более 3. По этой причине в природе существует всего с десяток чисто ионных соединений - это фториды щелочных и щелочно-земельных металлов (например, LiF; относительная электроотрицательность Li=1; F=4).

Чтобы не "обижать" ионные соединения, химики договорились считать, что химическая связь является ионной, если разность электроотрицательностей атомов, образующих молекулу вещества равна или более 2. (см. понятие электроотрицательности).


4. Катионы и анионы

Другие соли образуются по аналогичному принципу, что и хлорид натрия. Металл отдает электроны, а неметалл их получает. Из периодической таблицы видно, что:

Распространенные одноатомные катионы

Группа Элемент Ион Обозначение
IA Литий
Натрий
Калий
Катион лития
Катион натрия
Катион калия
Li+
Na+
K+
IIA Бериллий
Магний
Кальций
Стронций
Барий
Катион бериллия
Катион магния
Катион кальция
Катион стронция
Катион бария
Be2+
Mg2+
Ca2+
Sr2+
Ba2+
IB Серебро Катион серебра Ag+
IIB Цинк Катион цинка Zn2+
IIIB Алюминий Катион алюминия Al3+


Распространенные одноатомные анионы

Группа Элемент Ион Обозначение
VIIA Фтор
Хлор
Бром
Йод
Анион фтора
Анион хлора
Анион брома
Анион йода
F-
Cl-
Br-
I-
VIA Кислород
Сера
Анион кислорода
Анион серы
O2-
S2-
VA Азот
Фосфор
Аниона азота
Анион фосфора
N3-
P3-

Не все так просто с переходными металлами (группа В), которые могут отдавать разное количество электронов, образуя при этом по два (и более) катиона, имеющих разные заряды. Например:



Электрический заряд, который получает атом, называется степенью окисления

Многие ионы переходных металлов могут иметь разную степень окисления.

Ионы не всегда бывают одноатомными, они могут состоять из группы атомов - многоатомные ионы. Например, ион двухатомной двухвалентной ртути Hg22+: два атома ртути связаны в один ион и имеют общий заряд 2+ (каждый катион имеет заряд 1+).

Примеры многоатомных ионов:


В начало страницы