Ionenbindungseigenschaften, wie es gebildet wird, Klassifizierung und Beispiele

Die ionische Bindung ist das, wo es kein gerechtes Teilen eines Paares von Elektronen zwischen zwei Atomen gibt. Wenn dies geschieht, erhält eine der Spezies, die am wenigsten elektronegative, eine positive elektrische Ladung, während die eher elektronegative Spezies mit einer negativen elektrischen Ladung endet.

Wenn A die Spezies ist elektropositiv, und X das Elektronegativ, dann, wenn die ionische Bindung zwischen ihnen gebildet wird, werden sie in Ionen A umgewandelt⁺ und X^-. A⁺ es ist die positiv geladene Spezies, die Kation genannt wird; und X^- es ist die negativ geladene Spezies, das Anion.

Das obere Bild zeigt eine allgemeine ionische Bindung für zwei beliebige Spezies A und X. Die blauen Klammern zeigen, dass es keine eindeutig kovalente Bindung zwischen A und X gibt; mit anderen Worten, es gibt keine Anwesenheit von A-X.

Beachten Sie, dass A⁺ fehlt Valenzelektronen, während X^- es ist von acht Elektronen umgeben, das heißt, es entspricht der Oktettregel nach der Valenzbindungs-Theorie (TEV) und ist auch isoelektronisch zum Edelgas seiner entsprechenden Periode (He, Ne, Ar, etc.).

Von den acht Elektronen sind zwei grün. Zu welchem ​​Zweck unterscheidet es sich vom Rest der blauen Punkte? Um zu betonen, dass das grüne Paar tatsächlich die Elektronen ist, die sich in der A-X-Verbindung teilen sollten, wenn es kovalent wäre. Fakt ist, dass dies in der ionischen Verbindung nicht so passiert.

A und X interagieren durch elektrostatische Anziehungskräfte (Coulombsches Gesetz). Dies unterscheidet ionische Verbindungen von kovalenten in vielen ihrer physikalischen Eigenschaften, wie dem Schmelz- und Siedepunkt.

Index

• 1 Eigenschaften der ionischen Bindung
• 2 Wie ist es gebildet?
  • 2.1 Alkali- und Halogenmetalle
  • 2.2 Alkalische und kalzinogene Metalle
  • 2.3 Erdalkalimetalle mit Halogenen und Chalkogenen
• 3 Klassifizierung
• 4 Verhalten der Elektronen in der Ionenbindung
• 5 Beispiele für ionische Bindungen
• 6 Referenzen

Eigenschaften der ionischen Bindung

Die Ionenbindungen sind nicht gerichtet, dh sie üben eine dreidimensionale Kraft aus, die eine kristalline Anordnung erzeugen kann, wie das Kaliumchlorid, das im Bild oben zu sehen ist.

- Die chemischen Formeln, die die ionischen Verbindungen enthalten, bezeichnen den Anteil der Ionen und nicht ihre Bindungen. KCl bedeutet also, dass es ein K-Kation gibt⁺ für jedes Cl-Anion^-.

-Die ionischen Bindungen erzeugen, da sie ihre Ionen dreidimensional beeinflussen, kristalline Strukturen, die zum Schmelzen viel Wärmeenergie benötigen. Mit anderen Worten zeigen sie hohe Schmelz- und Siedepunkte im Gegensatz zu Feststoffen, bei denen kovalente Bindungen überwiegen.

-Die Mehrzahl der Verbindungen, die durch ionische Bindungen wechselwirken, sind in Wasser oder in polaren Lösungsmitteln löslich. Dies liegt daran, dass die Lösungsmittelmoleküle die Ionen effektiv umgeben können, wodurch verhindert wird, dass sie sich erneut treffen, um die anfängliche Kristallanordnung zu bilden.

Die Ionenbindung entsteht zwischen Atomen mit einer großen Lücke zwischen ihren Elektronegativitäten: ein Metall und ein Nichtmetall. Zum Beispiel ist K ein Alkalimetall, während Cl ein nichtmetallisches Halogenelement ist.

Wie ist es gebildet?

In obigem Bild steht A für ein Metall und X für ein nichtmetallisches Atom. Damit die ionische Bindung auftritt, muss der Unterschied in den Elektronegativitäten zwischen A und X so sein, dass das gemeinsame Elektronenpaar der Bindung Null ist. Dies bedeutet, dass X das Elektronenpaar behalten wird.

Aber woher kommt das elektronische Paar? Im Wesentlichen der metallischen Spezies. Auf diese Weise ist einer der zwei Punkte der grünen Farbe ein Elektron, das von einem Metall A auf ein Nichtmetall X übertragen wird, und letzterer trägt das zusätzliche Elektron bei, um das Paar zu vervollständigen.

Wenn ja, zu welchen Gruppen im Periodensystem gehören A oder X? Da A ein einzelnes Elektron übertragen musste, ist es sehr wahrscheinlich, dass es ein Metall der Gruppe IA ist: die Alkalimetalle (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).

Während X, wenn es durch Hinzufügen eines Elektrons das Valenzoktett erreicht, ist es ein Halogenelement der VIIA-Gruppe.

Alkali- und Halogenmetalle

Die Alkalimetalle haben eine Valenzkonfiguration¹. Indem man dieses einzelne Elektron verliert und einatomige Ionen M wird⁺ (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺, Fr.⁺) wird isoelektronisch zu dem Edelgas, das ihnen vorausgeht.

Halogene dagegen haben eine Valenzkonfiguration²np⁵. Um isoelektronisch zu dem Edelgas zu sein, das kommt, müssen sie ein zusätzliches Elektron erhalten, um eine ns-Konfiguration zu haben²np⁶mit insgesamt acht Elektronen.

Sowohl die Alkalimetalle als auch die Halogene profitieren aus diesem Grund von der Bildung der Ionenbindung, ganz zu schweigen von der energetischen Stabilität, die durch die Kristallanordnung bereitgestellt wird.

Daher haben die durch ein Alkalimetall und ein Halogen gebildeten ionischen Verbindungen immer eine chemische Formel vom MX-Typ.

Alkalische und kalzinogene Metalle

Die Chalkogene oder die Elemente der Gruppe VIA (O, S, Se, Te, Po) haben im Gegensatz zu den Halogenen eine Konfiguration der Valenz ns²np⁴. Daher benötigt es zwei zusätzliche Elektronen anstelle von einem, um dem Valenzoktett zu entsprechen. Um dies mit Hilfe von Alkalimetallen zu erreichen, müssen sie von zweien ein Elektron erhalten.

Warum? Weil zum Beispiel Natrium ein einzelnes Elektron, Na ∙, ergeben kann. Wenn aber zwei Natrium, Na ∙ und Na ∙, vorhanden sind, kann das O seine Elektronen aufnehmen, um zum Anion O zu werden^2-.

Eine Lewis-Struktur für die resultierende Verbindung wäre Na⁺ O^2- Na⁺. Beachten Sie, dass es für jeden Sauerstoff zwei Natriumionen gibt und daher die Formel Na ist₂O.

Dieselbe Erklärung kann für die anderen Metalle und auch für die anderen Chalkogene verwendet werden.

Es stellt sich jedoch die Frage: Wird aus der Kombination all dieser Elemente eine ionische Verbindung entstehen? Wird es in allen Ionen Ionenbindungen geben? Dazu wäre es notwendig, die Elektronegativitäten sowohl des Metalls M als auch der Chalkogene zu vergleichen. Wenn sie sehr verschieden sind, dann wird es Ionenbindungen geben.

Erdalkalimetalle mit Halogenen und Chalkogenen

Die Erdalkalimetalle (Mr. Becamgbara) haben Valenzkonfiguration ns². Indem sie ihre nur zwei Elektronen verlieren, werden sie zu den M-Ionen²⁺ (Sei²⁺, Mg²⁺Ca²⁺, Sr.²⁺, Ba²⁺Ra²⁺). Die Spezies, die ihre Elektronen annehmen, können jedoch auch Halogene oder Chalkogene sein.

Im Fall von Halogenen werden zwei von ihnen benötigt, um eine Verbindung zu bilden, da sie einzeln nur ein Elektron aufnehmen können. Somit wäre die Verbindung: X^- M²⁺ X^-. X kann irgendeines der Halogene sein.

Und schließlich, für den Fall des calcógenos, würde es ausreichen, zwei Elektronen akzeptieren zu können, um die ionische Bindung zu bilden: M²⁺O^2-.

Klassifizierung

Es gibt keine Klassifizierung der ionischen Bindung. Dies kann jedoch abhängig von dem kovalenten Charakter variieren. Nicht alle Bindungen sind einhundert Prozent ionisch, aber sie zeigen, obwohl sehr geringfügig, ein kovalentes Charakterprodukt einer unmarkierten Elektronegativitätsdifferenz.

Dies macht sich vor allem bei den sehr kleinen Ionen und bei hohen Ladungen wie Be bemerkbar²⁺. Seine hohe Ladungsdichte verformt die elektronische Wolke von X (F, Cl, etc.) so, dass sie eine Bindung mit hohem kovalenten Charakter (sog Polarisation).

Also, die BeCl₂ Obwohl es scheinbar ionisch ist, handelt es sich tatsächlich um eine kovalente Verbindung.

Ionenverbindungen können jedoch nach ihren Ionen klassifiziert werden. Wenn diese aus einfachen elektrisch geladenen Atomen bestehen, sprechen wir von einatomigen Ionen; während es sich bei einem Trägermolekül einer Ladung, ob positiv oder negativ, um ein mehratomiges Ion (NH₄⁺, NEIN₃^-, SO₄^2-usw.).

Verhalten von Elektronen in der Ionenbindung

Die Elektronen in der ionischen Bindung bleiben in der Nähe des Kerns des elektronegativsten Atoms. Da dieses Elektronenpaar nicht aus X austreten kann^- kovalent mit A zu verknüpfen⁺, elektrostatische Wechselwirkungen kommen ins Spiel.

Die Kationen A⁺ stoße andere ab⁺und es passiert auch mit X-Anionen^- mit den anderen. Die Ionen versuchen, die Abstoßungen auf einen minimalen Wert zu nivellieren, so dass die Anziehungskräfte gegenüber den abstoßenden überwiegen; und wenn sie es erreichen, entsteht die kristalline Anordnung, die beide ionischen Verbindungen charakterisiert.

Theoretisch sind die Elektronen innerhalb der Anionen eingeschlossen, und da die Anionen im Kristallgitter fixiert bleiben, ist die Leitfähigkeit der Salze in der festen Phase sehr gering.

Beim Schmelzen nimmt sie jedoch zu, da die Ionen ebenso frei wandern können wie die Elektronen, die von den positiven Ladungen angezogen werden können.

Beispiele für ionische Bindungen

Eine Methode, um ionische Verbindungen zu identifizieren, besteht darin, das Vorhandensein eines Metalls und eines nichtmetallischen oder mehratomigen Anions zu beobachten. Berechnen Sie dann mit jeder der Elektronegativitätsskalen die Differenz dieser Werte für A und X. Wenn diese Differenz größer als 1,7 ist, dann handelt es sich um eine Verbindung mit ionischen Bindungen.

Beispiele hierfür sind die folgenden:

KBr: Kaliumbromid

BeF₂Berylliumfluorid

Na₂O: Natriumoxid

Li₂O: Lithiumoxid

K₂O: Kaliumoxid

MgO: Magnesiumoxid

CaF₂: Kalziumfluorid

Na₂S: Natriumsulfid

NaI: Natriumiodid

CsF: Cäsiumfluorid

Auch können ionische Verbindungen mit mehratomigen Ionen verwendet werden:

Cu (Nr₃)₂: Kupfernitrat (II)

NH₄Cl: Ammoniumchlorid

CH₃COONa: Natriumacetat

Sr.₃(PO₄)₂: Strontiumphosphat

CH₃COONH₄: Ammoniumacetat

LiOH: Lithiumhydroxid

KMnO₄: Kaliumpermanganat

Referenzen

1. Whitten, Davis, Peck und Stanley. Chemie (8. Ausgabe). CENGE Learning, S. 251-258.
2. Chemie LibreTexte.Ionische und kovalente Bindungen. Genommen von: chem.libretexts.org
3. Chemie 301. (2014). Ionenbindung. Genommen von: ch301.cm.utexas.edu
4. Helmenstin, Anne Marie, Ph.D. (16. August 2017. Beispiele für ionische Bindungen und Verbindungen.) Aus: thinkco.com
5. TutorVista. (2018). Ionenbindung. Genommen von: chemistry.tutorvista.com
6. Chris P. Schaller, Ph.D. IM7. Welche Bindungen sind ionisch und welche kovalent? Genommen von: employees.cbsju.edu