Ikatan ionik

Teori ikatan kimia mengambil tempat penting dalam kimia modern. Dia adalah menjelaskan mengapa atom bergabung membentuk partikel kimia, dan memungkinkan untuk membandingkan stabilitas partikel-partikel ini. Menggunakan teori ikatan kimia, bisa memprediksi komposisi dan struktur berbagai senyawa. Konsep dari pemutusan beberapa ikatan kimia dan pembentukan yang lain mendasari ide-ide modern tentang transformasi zat dalam reaksi kimia .

ikatan kimia- Ini interaksi atom , menentukan stabilitas partikel kimia atau kristal secara keseluruhan . ikatan kimia terbentuk melalui interaksi elektrostatik di antara partikel bermuatan : kation dan anion, inti dan elektron. Ketika atom saling mendekat, gaya tarik menarik mulai bekerja antara inti atom satu dan elektron atom lain, serta gaya tolak menolak antara inti dan antar elektron. pada agak jauh ini kekuatan saling menyeimbangkan, dan partikel kimia yang stabil terbentuk .

Ketika ikatan kimia terbentuk, redistribusi yang signifikan dari kerapatan elektron atom dalam senyawa dapat terjadi dibandingkan dengan atom bebas.

Dalam kasus yang membatasi, ini mengarah pada pembentukan partikel bermuatan - ion (dari "ion" Yunani - pergi).

1 Interaksi ion

Jika sebuah atom kehilangan satu atau sedikit elektron, kemudian dia berubah menjadi ion positif - kation(diterjemahkan dari bahasa Yunani - " turun"). Begini caranya kation hidrogen H +, litium Li +, barium Ba 2+ . Mendapatkan elektron, atom berubah menjadi ion negatif - anion(dari bahasa Yunani "anion" - naik ke atas). Contoh anion adalah ion fluorida F , ion sulfida S 2− .

Kation dan anion mampu saling tarik menarik. Hal ini menimbulkan ikatan kimia, dan senyawa kimia terbentuk. Jenis ikatan kimia ini disebut ikatan ion :

2 Definisi ikatan ionik

Ikatan ionik adalah ikatan kimia berpendidikan atas biaya gaya tarik elektrostatik antara kation dan anion .

Mekanisme pembentukan ikatan ionik dapat dilihat pada contoh reaksi antara natrium dan klorin . Sebuah atom logam alkali dengan mudah kehilangan elektron, sebuah atom halogen - memperoleh. Akibatnya, ada kation natrium dan ion klorida. Mereka membentuk koneksi melalui tarik-menarik elektrostatik di antara mereka .

Interaksi antara kation dan anion tidak bergantung pada arah, Itu sebabnya tentang ikatan ion mereka berbicara tentang tidak terarah. Setiap orang kation mungkin menarik sejumlah anion, dan dan sebaliknya. Itu sebabnya ikatan ion adalah tak jenuh. Nomor interaksi antara ion dalam keadaan padat hanya dibatasi oleh ukuran kristal. Jadi " molekul " senyawa ionik harus dianggap sebagai keseluruhan kristal .

Untuk kemunculannya ikatan ion diperlukan, ke jumlah energi ionisasi E saya(membentuk kation) dan afinitas elektron ae(untuk pembentukan anion) harus menguntungkan secara energik. Ini membatasi pembentukan ikatan ion oleh atom-atom logam aktif(unsur golongan IA- dan IIA, beberapa unsur golongan IIIA dan beberapa unsur transisi) dan non-logam aktif(halogen, kalkogen, nitrogen).

Ikatan ion ideal praktis tidak ada. Bahkan dalam senyawa-senyawa yang biasanya disebut sebagai ionik , tidak ada transfer elektron yang lengkap dari satu atom ke atom lainnya ; elektron sebagian tetap umum digunakan. Ya, koneksi lithium fluorida sebesar 80% ionik, dan sebesar 20% - kovalen. Oleh karena itu, lebih tepat untuk berbicara tentang derajat ionisitas (polaritas) ikatan kimia kovalen. Diyakini bahwa dengan perbedaan keelektronegatifan elemen 2.1 komunikasi aktif 50% ionik. Pada perbedaan yang lebih besar menggabungkan dapat dianggap ionik .

Model ionik dari ikatan kimia banyak digunakan untuk menggambarkan sifat-sifat banyak zat., pertama-tama, koneksi basa dan logam alkali tanah dengan non-logam. Ini karena kemudahan deskripsi senyawa tersebut: percaya mereka dibangun dari bola bermuatan yang tidak dapat dimampatkan, sesuai kation dan anion. Dalam hal ini, ion-ion cenderung mengatur dirinya sendiri sedemikian rupa sehingga gaya tarik menarik di antara mereka maksimum, dan gaya tolak-menolak minimal.

Ikatan ionik- ikatan kimia yang kuat terbentuk antara atom dengan perbedaan besar (>1,7 pada skala Pauling) keelektronegatifan, dengan yang pasangan elektron bersama pergi sepenuhnya ke atom dengan elektronegativitas yang lebih besar. Ini adalah daya tarik ion sebagai benda yang bermuatan berlawanan. Contohnya adalah senyawa CsF, di mana "derajat ionisitas" adalah 97%.

Ikatan ionik- kasus ekstrim polarisasi ikatan kovalen polar. Terbentuk antara khas logam dan non-logam. Dalam hal ini, elektron dalam logam sepenuhnya ditransfer ke non-logam . Ion terbentuk.

Jika ikatan kimia terbentuk antara atom-atom yang memiliki perbedaan elektronegativitas yang sangat besar (EO > 1.7 menurut Pauling), maka pasangan elektron yang digunakan bersama adalah pergi ke atom dengan EC lebih tinggi. Ini menghasilkan pembentukan senyawa ion yang bermuatan berlawanan :

Di antara ion yang terbentuk ada tarik-menarik elektrostatik, yang disebut ikatan ion. Sebaliknya, pandangan ini nyaman. Dalam praktek ikatan ion antara atom dalam dalam bentuknya yang murni tidak terwujud di mana pun atau hampir tidak di mana pun, biasanya pada kenyataannya koneksinya adalah sebagian ionik , dan sebagian karakter kovalen. Pada saat yang sama, komunikasi ion molekul kompleks sering dapat dianggap murni ionik. Perbedaan paling penting antara ikatan ion dan jenis ikatan kimia lainnya adalah: non-directionality dan ketidakjenuhan. Itulah sebabnya kristal yang dibentuk oleh ikatan ion tertarik ke berbagai kemasan dekat dari ion yang sesuai.

3 jari-jari ionik

dalam keadaan menganggur Model elektrostatik ikatan ion konsep yang digunakan jari-jari ionik . Jumlah jari-jari kation dan anion tetangga harus sama dengan jarak antar inti yang sesuai :

r 0 = r + + r −

Pada saat yang sama, itu tetap samar kemana harus mengambil batas antara kation dan anion . Dikenal hari ini , bahwa ikatan ionik murni tidak ada, seperti biasa ada beberapa awan elektron yang tumpang tindih. Untuk perhitungan jari-jari ion menggunakan metode penelitian, yang memungkinkan Anda untuk menentukan kerapatan elektron antara dua atom . Jarak antar inti dibagi di suatu titik, di mana kerapatan elektron minimal .

Ukuran ion tergantung pada banyak faktor. Pada muatan konstan ion dengan meningkatnya nomor seri(dan akibatnya, muatan nuklir) jari-jari ion berkurang. Ini terutama terlihat dalam seri lantanida, di mana jari-jari ionik berubah secara monoton dari 117 pm untuk (La 3+) menjadi 100 pm (Lu 3+) pada bilangan koordinasi 6. Efek ini disebut kompresi lantanida .

PADA kelompok elemen jari-jari ion umumnya meningkat dengan meningkatnya nomor atom. Namun untuk d-elemen periode keempat dan kelima karena kompresi lantanida bahkan penurunan jari-jari ion dapat terjadi(misalnya, dari 73 pm untuk Zr 4+ hingga 72 pm untuk Hf 4+ dengan bilangan koordinasi 4).

Dalam periode tersebut, ada penurunan yang nyata dalam jari-jari ionik berkaitan dengan peningkatan daya tarik elektron ke nukleus dengan peningkatan simultan dalam muatan nukleus dan muatan ion itu sendiri: 116 pm untuk Na +, 86 pm untuk Mg 2+ , 68 pm untuk Al 3+ (nomor koordinasi 6). Untuk alasan yang sama peningkatan muatan ion menyebabkan penurunan jari-jari ionik untuk satu elemen: Fe 2+ 77 pm, Fe 3+ 63 pm, Fe 6+ 39 pm (bilangan koordinasi 4).

Perbandingan jari-jari ionik bisa dilakukan hanya dengan bilangan koordinasi yang sama, sejauh itu mempengaruhi ukuran ion karena gaya tolak-menolak antara counterions. Ini terlihat jelas dalam contoh ion Ag+; jari-jari ionnya adalah 81, 114 dan 129 pm untuk bilangan koordinasi 2, 4 dan 6 , masing-masing .

Struktur senyawa ion sempurna, karena tarikan maksimum antara ion yang berbeda dan tolakan minimum antara ion yang sejenis, sebagian besar ditentukan oleh rasio jari-jari ion kation dan anion. Itu bisa ditunjukkan konstruksi geometris sederhana.

4 Energi ikatan ionik

Energi ikatan dan untuk senyawa ionik- Ini energi, yang di dilepaskan selama pembentukannya dari counterion gas yang sangat jauh dari satu sama lain . Mempertimbangkan hanya gaya elektrostatik yang sesuai dengan sekitar 90% dari total energi interaksi, yang termasuk juga kontribusi gaya non-elektrostatik(Sebagai contoh, tolakan kulit elektron).

Kapan ikatan ion antara dua energi ion bebas mereka tarik-menarik ditentukan oleh hukum Coulomb :

E(adj.) = q+ q− / (4π r ),

di mana q+ dan q−- biaya ion berinteraksi , r - jarak antara mereka , ε - permitivitas sedang .

Karena salah satu tuduhan negatif, kemudian nilai energi juga akan negatif .

Berdasarkan hukum Coulomb, pada Pada jarak yang sangat kecil, energi tarik-menarik harus menjadi sangat besar. Namun, ini tidak terjadi, sebagai ion bukan muatan titik. Pada pendekatan ion ada gaya tolak menolak di antara mereka, karena interaksi awan elektronik . Energi tolakan ion dijelaskan Persamaan lahir :

E (ott.) \u003d B / rn,

di mana PADA - beberapa konstan , n mungkin ambil nilai dari 5 hingga 12(tergantung pada ukuran ion). Energi total ditentukan oleh jumlah energi tarik-menarik dan tolak-menolak :

E \u003d E (adv.) + E (ott.)

Maknanya menembus minimum . Koordinat titik minimum sesuai dengan jarak kesetimbangan r 0 dan energi kesetimbangan interaksi antara ion E 0 :

E0 = q+ q− (1 - 1 / n) / (4π r0 )

PADA kisi kristal selalu ada lebih banyak interaksi, bagaimana antara sepasang ion. Nomor ini ditentukan terutama oleh jenis kisi kristal. Untuk memperhitungkan semua interaksi(melemah dengan bertambahnya jarak) ke dalam ekspresi untuk energi ionik kisi kristal perkenalkan apa yang disebut konstanta Madelunga A :

E(adj.) = A q+ q− / (4π r )

Nilai konstan Madelunga ditentukan saja geometri kisi dan tidak tergantung pada jari-jari dan muatan ion. Misalnya untuk natrium klorida itu sama dengan 1,74756 .

5 polarisasi ion

Selain dari besarnya muatan dan radius karakteristik penting dan dia adalah miliknya sifat polarisasi. Mari kita pertimbangkan pertanyaan ini secara lebih rinci. Pada partikel non-polar (atom, ion, molekul) pusat gravitasi muatan positif dan negatif bertepatan. Dalam medan listrik, kulit elektron dipindahkan ke arah pelat bermuatan positif, dan inti - ke arah pelat bermuatan negatif. Karena deformasi partikel muncul di dalamnya dipol, dia menjadi kutub .

sumber medan listrik dalam senyawa dengan jenis ikatan ionik adalah ion itu sendiri. Oleh karena itu, berbicara tentang Sifat polarisasi ion , diperlukan membuat perbedaan efek polarisasi dari ion tertentu dan kemampuan dirinya untuk mempolarisasi dalam medan listrik .

Efek polarisasi ion akan menjadi satu-satunya besar, bagaimana lebih dari medan kekuatannya, yaitu dari lebih banyak muatan dan lebih sedikit jari-jari ion. Oleh karena itu, dalam dalam subkelompok dalam Tabel Periodik Unsur efek polarisasi ion berkurang dari atas ke bawah, karena di subkelompok dengan nilai muatan ion yang konstan dari atas ke bawah, jari-jarinya meningkat .

Jadi efek polarisasi ion logam alkali, misalnya, meningkat dari sesium ke litium, dan berturut-turut ion halida - dari I ke F. dalam periode efek polarisasi ion meningkat dari kiri ke kanan bersama dengan kenaikan muatan ion dan mengecilkan radiusnya .

Polarisabilitas ion, kemampuannya untuk deformasi meningkat dengan penurunan medan gaya, yaitu dengan penurunan jumlah biaya dan peningkatan radius . Polarisabilitas anion biasanya lebih tinggi, bagaimana kation dan berturut-turut halida tumbuh dari F ke I .

pada sifat polarisasi kation membuat mempengaruhi sifat kulit elektron terluarnya . Sifat polarisasi kation bagaimana? aktif, serta dalam pengertian pasif pada muatan yang sama dan radius dekat meningkat saat berpindah dari kation dengan kulit terisi ke kation dengan kulit terluar yang belum selesai dan selanjutnya ke kation dengan kulit 18 elektron.

Sebagai contoh, pada deret kation Mg 2+ , Ni 2+ , sifat polarisasi Zn 2+ mengintensifkan. Pola ini konsisten dengan perubahan jari-jari ion dan struktur kulit elektronnya yang diberikan dalam deret:

untuk anion sifat polarisasi memburuk dalam urutan ini:

I - , Br - , Cl - , CN - , OH - , NO 3 - , F - , ClO 4 - .

hasil interaksi polarisasi ion adalah deformasi kulit elektronnya dan, sebagai akibatnya, pemendekan jarak interionik dan pemisahan yang tidak lengkap dari yang negatif dan muatan positif antar ion.

Misalnya, dalam kristal natrium klorida jumlah biaya pada ion natrium adalah +0,9 , dan pada ion klorin - 0,9 alih-alih satuan yang diharapkan. Dalam sebuah molekul KCl terletak di keadaan uap, nilai muatan ion kalium dan klorin adalah 0,83 unit muatan, dan dalam molekul hidrogen klorida- hanya 0,17 satuan muatan.

Polarisasi ion membuat efek nyata pada sifat-sifat senyawa dengan ikatan ion , menurunkan titik leleh dan titik didihnya , mengurangi disosiasi elektrolitik dalam larutan dan lelehan, dll. .

senyawa ionik terbentuk ketika interaksi elemen , sangat berbeda dalam sifat kimia. Lebih jarak antar unsur dalam tabel periodik, topik dalam ikatan ion lebih menonjol dalam senyawanya . Melawan, dalam molekul, dibentuk oleh atom-atom yang sama atau atom-atom dari unsur-unsur yang memiliki sifat kimia yang serupa, bangkit jenis komunikasi lainnya. Jadi teori ikatan ion Memiliki penggunaan terbatas .

6 Pengaruh polarisasi ion terhadap sifat-sifat zat dan sifat-sifat ikatan ionik dan senyawa ionik

Ide tentang polarisasi ion membantu menjelaskan perbedaan sifat dari banyak zat yang serupa. Misalnya perbandingan natrium klorida dan kalium dengan perak klorida menunjukkan bahwa ketika dekat jari-jari ion

polarisasi kation Ag+ memiliki kulit terluar 18 elektron , lebih tinggi, Apa menyebabkan peningkatan kekuatan ikatan logam-klorin dan kelarutan yang lebih rendah dari perak klorida dalam air .

Saling polarisasi ion memfasilitasi penghancuran kristal, yang mengarah ke menurunkan titik leleh zat. Untuk alasan ini suhu leleh TlF (327 oС) secara signifikan lebih rendah dari RbF (798 oC). Suhu dekomposisi zat juga akan menurun dengan meningkatnya polarisasi timbal balik ion. Jadi iodida umumnya terurai pada suhu yang lebih rendah, bagaimana halida lainnya, sebuah senyawa litium - termal kurang stabil , daripada senyawa unsur alkali lainnya .

Deformabilitas kulit elektron mempengaruhi sifat optik zat. Bagaimana partikel yang lebih terpolarisasi , semakin rendah energi transisi elektronik. Jika sebuah polarisasinya rendah , eksitasi elektron membutuhkan energi yang lebih tinggi, yang menjawab ultraviolet bagian dari spektrum. Zat seperti itu biasanya tanpa warna. Dalam kasus polarisasi kuat ion, eksitasi elektron terjadi pada penyerapan radiasi elektromagnetik di wilayah spektrum yang terlihat. Jadi beberapa zat, terbentuk ion tak berwarna, berwarna .

ciri senyawa ionik melayani kelarutan yang baik dalam pelarut polar (air, asam, dll.). Ini berhubungan dengan muatan bagian-bagian molekul. Di mana dipol pelarut tertarik ke ujung molekul yang bermuatan, dan sebagai hasil gerak brown , « bawa pulang» molekul zat menjadi bagian-bagian dan mengelilinginya , mencegah koneksi ulang. Hasilnya adalah ion-ion yang dikelilingi oleh dipol pelarut .

Ketika senyawa tersebut dilarutkan, sebagai suatu peraturan, energi dilepaskan, karena energi total ikatan yang terbentuk ion-pelarut memiliki energi ikatan anion-kation yang lebih besar. Pengecualian banyak garam asam nitrat (nitrat), yang menyerap panas ketika dilarutkan (solusi didinginkan). Fakta terakhir dijelaskan atas dasar hukum bahwa dipertimbangkan dalam kimia fisik .

7 kisi kristal

senyawa ionik(misalnya natrium klorida NaCl) - padat dan tahan panas karena antara muatan ionnya("+" dan "-") ada gaya tarik elektrostatik yang kuat .

Ion klorida yang bermuatan negatif menarik Tidak hanya " Milikku " ion Na+, tetapi juga ion natrium lain di sekitar. Ini mengarah ke, Apa dekat salah satu ion ada lebih dari satu ion dengan tanda yang berlawanan , tapi beberapa(Gbr. 1).

Beras. satu. Struktur kristal garam biasa NaCl .

Faktanya, tentang setiap ion klorida terletak 6 ion natrium, dan tentang setiap ion natrium - 6 ion klorida .

Pengepakan ion yang teratur ini disebut kristal ionik. Jika kita memilih yang terpisah atom klorin, lalu di antara atom natrium sekitarnya sudah tidak mungkin menemukannya, yang klorin bereaksi.. Tertarik satu sama lain gaya elektrostatik , ion sangat enggan untuk mengubah lokasi mereka di bawah pengaruh kekuatan eksternal atau kenaikan suhu. Tapi jika suhunya sangat tinggi (sekitar 1500 °C), kemudian NaCl menguap, membentuk molekul diatomik. Ini menunjukkan bahwa kekuatan ikatan kovalen tidak pernah mati sepenuhnya .

kristal ionik berbeda titik leleh tinggi, biasanya celah pita yang signifikan, memiliki konduktivitas ionik pada suhu tinggi dan sejumlah sifat optik tertentu(Sebagai contoh, transparansi dalam spektrum IR dekat). Mereka dapat dibangun dari monoatomik, dan dari ion poliatomik. Contoh kristal ionik dari tipe pertama - kristal alkali halida dan logam alkali tanah ; anion diatur menurut hukum kemasan bola terdekat atau batu bola padat , kation menempati rongga yang sesuai. Paling ciri struktur jenis ini adalah NaCl, CsCl, CaF2. Kristal ionik dari tipe kedua dibangun dari kation monoatomik dari logam yang sama dan fragmen anionik terbatas atau tak terbatas . Anion terminal(residu asam) - NO3-, SO42-, CO32- dan lainnya . Residu asam dapat membentuk rantai tak berujung , lapisan atau membentuk bingkai tiga dimensi, di dalam rongganya kation berada, seperti, misalnya, di struktur kristal silikat. Untuk kristal ionik adalah mungkin untuk menghitung energi struktur kristal kamu(lihat tabel), kira-kira sama dengan entalpi sublimasi; hasil sesuai dengan data eksperimen. Menurut persamaan Lahir-Meyer, untuk kristal, yang terdiri dari ion bermuatan tunggal secara formal :

U \u003d -A / R + Be-R / r - C / R6 - D / R8 + E0

(R - jarak antar ion terpendek , TETAPI - Konstanta Madelung , bergantung dari geometri struktur , PADA dan r - pilihan , menjelaskan gaya tolak menolak antar partikel , C/R6 dan D/R8 cirikan masing-masing interaksi dipol-dipol dan dipol-kuadrupol dari ion , E 0 - energi titik nol , e - muatan elektron). Dengan ketika kation bertambah besar, kontribusi interaksi dipol-dipol meningkat .

Mundur ke depan

Perhatian! Pratinjau slide hanya untuk tujuan informasi dan mungkin tidak mewakili keseluruhan presentasi. Jika Anda tertarik dengan karya ini, silakan unduh versi lengkapnya.

Tujuan Pelajaran:

• Untuk membentuk konsep ikatan kimia menggunakan contoh ikatan ion. Untuk mencapai pemahaman tentang pembentukan ikatan ionik sebagai kasus ekstrem dari ikatan polar.
• Selama pelajaran, pastikan asimilasi konsep dasar berikut: ion (kation, anion), ikatan ion.
• Untuk mengembangkan aktivitas mental siswa melalui penciptaan situasi masalah ketika mempelajari materi baru.

Tugas:

• belajar mengenali jenis-jenis ikatan kimia;
• ulangi struktur atom;
• menyelidiki mekanisme pembentukan ikatan kimia ionik;
• mengajarkan cara menyusun skema pembentukan dan rumus elektronik senyawa ionik, persamaan reaksi dengan penunjukan transisi elektron.

Peralatan Kata kunci: komputer, proyektor, sumber multimedia, sistem periodik unsur kimia D.I. Mendeleev, tabel "Ikatan ionik".

Jenis pelajaran: Pembentukan pengetahuan baru.

Jenis pelajaran: pelajaran multimedia.

X satu pelajaran

SAYA.Mengatur waktu.

II . Memeriksa pekerjaan rumah.

Guru: Bagaimana atom dapat mengambil konfigurasi elektronik yang stabil? Bagaimana cara membentuk ikatan kovalen?

Siswa: Ikatan kovalen polar dan non-polar terbentuk melalui mekanisme pertukaran. Mekanisme pertukaran mencakup kasus-kasus ketika satu elektron terlibat dalam pembentukan pasangan elektron dari setiap atom. Misalnya, hidrogen: (slide 2)

Ikatan muncul karena pembentukan pasangan elektron yang sama karena penyatuan elektron yang tidak berpasangan. Setiap atom memiliki satu elektron-s. Atom H adalah setara dan pasangan sama-sama milik kedua atom. Oleh karena itu, pembentukan pasangan elektron yang sama (awan p-elektron yang tumpang tindih) terjadi selama pembentukan molekul F2. (slide 3)

catatan H · berarti atom hidrogen memiliki 1 elektron pada lapisan elektron terluar. Catatan menunjukkan bahwa ada 7 elektron pada lapisan elektron terluar dari atom fluor.

Selama pembentukan molekul N2. 3 pasangan elektron umum terbentuk. Orbital-p tumpang tindih. (slide 4)

Ikatan tersebut disebut non-polar.

Shifu: Sekarang kita telah membahas kasus-kasus ketika molekul zat sederhana terbentuk. Tetapi ada banyak zat di sekitar kita, struktur yang kompleks. Mari kita ambil molekul hidrogen fluorida. Bagaimana pembentukan koneksi terjadi dalam kasus ini?

Siswa: Ketika molekul hidrogen fluorida terbentuk, orbital elektron s hidrogen dan orbital elektron p fluor H-F tumpang tindih. (slide 5)

Pasangan elektron ikatan digeser ke atom fluor, menghasilkan formasi dipol. Koneksi disebut kutub.

AKU AKU AKU. Pembaruan pengetahuan.

Guru: Ikatan kimia muncul sebagai akibat dari perubahan yang terjadi pada kulit elektron terluar dari atom penghubung. Hal ini dimungkinkan karena lapisan elektron terluar tidak lengkap pada unsur selain gas inert. Ikatan kimia dijelaskan oleh keinginan atom untuk memperoleh konfigurasi elektronik yang stabil, mirip dengan konfigurasi gas inert "terdekat" dengan mereka.

Guru: Tulislah diagram struktur elektron atom natrium (di papan tulis). (slide 6)

Siswa: Untuk mencapai stabilitas kulit elektron, atom natrium harus melepaskan satu elektron atau menerima tujuh. Natrium akan dengan mudah melepaskan elektronnya jauh dari nukleus dan terikat lemah padanya.

Guru: Buatlah diagram rekoil elektron.

Na° - 1ē → Na+ = Ne

Guru: Tuliskan diagram struktur elektronik atom fluor (di papan tulis).

Guru: Bagaimana cara mencapai penyelesaian pengisian lapisan elektronik?

Siswa: Untuk mencapai stabilitas kulit elektron, atom fluor harus melepaskan tujuh elektron atau menerima satu. Secara energetik lebih menguntungkan bagi fluor untuk menerima elektron.

Guru: Buatlah skema untuk menerima elektron.

F° + 1ē → F- = Ne

IV. Mempelajari materi baru.

Guru mengajukan pertanyaan ke kelas di mana tugas pelajaran ditetapkan:

Apakah ada pilihan lain di mana atom dapat mengambil konfigurasi elektronik yang stabil? Apa cara pembentukan koneksi seperti itu?

Hari ini kita akan mempertimbangkan salah satu jenis ikatan - ikatan ion. Mari kita bandingkan struktur kulit elektron dari atom yang telah diberi nama dan gas inert.

Percakapan dengan kelas.

Guru: Berapa muatan yang dimiliki atom natrium dan fluor sebelum reaksi?

Siswa: Atom natrium dan fluor bersifat netral secara elektris, karena. muatan inti mereka diseimbangkan oleh elektron yang berputar di sekitar inti.

Guru: Apa yang terjadi antara atom ketika memberi dan menerima elektron?

Siswa: Atom memperoleh muatan.

Guru memberikan penjelasan: Dalam rumus ion, muatannya juga dicatat. Untuk melakukan ini, gunakan superskrip. Di dalamnya, angka menunjukkan jumlah muatan (mereka tidak menulis satuan), dan kemudian tanda (plus atau minus). Misalnya, ion Natrium dengan muatan +1 memiliki rumus Na + (baca "natrium plus"), ion Fluor dengan muatan -1 - F - ("fluor dikurangi"), ion hidroksida dengan muatan dari -1 - OH - (" o-abu-minus"), ion karbonat dengan muatan -2 - CO 3 2- ("tse-o-tiga-dua-minus").

Dalam rumus senyawa ionik, pertama-tama tuliskan, tanpa menunjukkan muatannya, ion bermuatan positif, dan kemudian - bermuatan negatif. Jika rumusnya benar, maka jumlah muatan semua ion di dalamnya sama dengan nol.

ion bermuatan positif disebut kation, dan ion-anion bermuatan negatif.

Guru: Kami menulis definisi di buku kerja:

Dan dia adalah partikel bermuatan di mana atom berubah menjadi sebagai akibat dari menerima atau melepaskan elektron.

Guru: Bagaimana cara menentukan muatan ion kalsium Ca 2+?

Siswa: Ion adalah partikel bermuatan listrik yang terbentuk sebagai akibat dari kehilangan atau perolehan satu atau lebih elektron oleh atom. Kalsium memiliki dua elektron di tingkat elektronik terakhir, ionisasi atom kalsium terjadi ketika dua elektron dilepaskan. Ca 2+ adalah kation bermuatan ganda.

Guru: Apa yang terjadi dengan jari-jari ion ini?

Selama transisi atom netral secara elektrik menjadi keadaan ionik, ukuran partikel sangat berubah. Sebuah atom, melepaskan elektron valensinya, berubah menjadi partikel yang lebih kompak - kation. Misalnya, selama transisi atom natrium ke kation Na+, yang, seperti ditunjukkan di atas, memiliki struktur neon, jari-jari partikel sangat berkurang. Jari-jari anion selalu lebih besar dari jari-jari atom netral yang bersesuaian.

Guru: Apa yang terjadi pada partikel bermuatan berlawanan?

Siswa: Ion natrium dan fluor yang bermuatan berlawanan, yang dihasilkan dari transisi elektron dari atom natrium ke atom fluor, saling tertarik dan membentuk natrium fluorida. (slide 7)

Na + + F - = NaF

Skema pembentukan ion yang telah kita bahas menunjukkan bagaimana ikatan kimia terbentuk antara atom natrium dan atom fluor, yang disebut ionik.

Ikatan ionik- ikatan kimia yang dibentuk oleh gaya tarik elektrostatik dari ion yang bermuatan berlawanan satu sama lain.

Senyawa yang terbentuk dalam hal ini disebut senyawa ionik.

V. Konsolidasi materi baru.

Tugas untuk mengkonsolidasikan pengetahuan dan keterampilan

1. Bandingkan struktur kulit elektron atom kalsium dan kation kalsium, atom klorin dan anion klorida:

Komentar tentang pembentukan ikatan ion dalam kalsium klorida:

2. Untuk menyelesaikan tugas ini, Anda perlu membagi menjadi kelompok-kelompok yang terdiri dari 3-4 orang. Setiap anggota kelompok mempertimbangkan satu contoh dan mempresentasikan hasilnya kepada seluruh kelompok.

Tanggapan siswa:

1. Kalsium adalah elemen dari subkelompok utama kelompok II, logam. Lebih mudah bagi atomnya untuk menyumbangkan dua elektron terluar daripada menerima enam yang hilang:

2. Klorin adalah elemen dari subkelompok utama kelompok VII, non-logam. Lebih mudah bagi atomnya untuk menerima satu elektron, yang kekurangannya sebelum penyelesaian tingkat terluar, daripada melepaskan tujuh elektron dari tingkat terluar:

3. Pertama, cari kelipatan persekutuan terkecil antara muatan ion yang terbentuk, sama dengan 2 (2x1). Kemudian kita tentukan berapa atom kalsium yang perlu diambil agar dapat mendonorkan dua elektron, yaitu harus diambil satu atom Ca dan dua atom CI.

4. Secara skematis, pembentukan ikatan ionik antara atom kalsium dan klor dapat ditulis: (slide 8)

Ca 2+ + 2CI - → CaCI 2

Tugas untuk pengendalian diri

1. Berdasarkan skema pembentukan senyawa kimia, buatlah persamaan reaksi kimia: (slide 9)

2. Berdasarkan skema pembentukan senyawa kimia, buatlah persamaan reaksi kimia: (slide 10)

3. Skema pembentukan senyawa kimia diberikan: (slide 11)

Pilih pasangan unsur kimia yang atomnya dapat berinteraksi sesuai dengan skema ini:

sebuah) tidak dan HAI;
b) Li dan F;
di) K dan HAI;
G) tidak dan F

Elektron dari satu atom dapat sepenuhnya berpindah ke atom lain. Redistribusi muatan ini mengarah pada pembentukan ion bermuatan positif dan negatif (kation dan anion). Jenis interaksi khusus muncul di antara mereka - ikatan ion. Mari kita pertimbangkan secara lebih rinci metode pembentukannya, struktur dan sifat zat.

Keelektronegatifan

Atom berbeda dalam elektronegativitas (EO) - kemampuan untuk menarik elektron ke diri mereka sendiri dari kulit valensi partikel lain. Untuk penentuan kuantitatif, digunakan skala elektronegativitas relatif yang diusulkan oleh L. Polling (nilai tanpa dimensi). Kemampuan untuk menarik elektron dari atom fluor lebih menonjol daripada elemen lain, EO-nya adalah 4. Dalam skala Polling, oksigen, nitrogen, dan klorin segera mengikuti fluor. Nilai EO hidrogen dan non-logam tipikal lainnya sama dengan atau mendekati 2. Dari logam, sebagian besar memiliki keelektronegatifan antara 0,7 (Fr) dan 1,7. Ada ketergantungan ionisitas ikatan pada perbedaan antara EO unsur kimia. Semakin besar, semakin tinggi kemungkinan terjadinya ikatan ion. Jenis interaksi ini lebih umum ketika perbedaan EO=1,7 dan lebih tinggi. Jika nilainya lebih kecil, maka senyawa tersebut bersifat kovalen polar.

Energi ionisasi

Energi ionisasi (EI) diperlukan untuk pelepasan elektron eksternal yang terikat lemah ke nukleus. Satuan perubahan besaran fisika ini adalah 1 elektron volt. Ada pola perubahan EI pada baris dan kolom sistem periodik, tergantung pada kenaikan muatan inti. Dalam periode dari kiri ke kanan, energi ionisasi meningkat dan memperoleh nilai tertinggi untuk non-logam. Dalam kelompok, itu menurun dari atas ke bawah. Alasan utamanya adalah bertambahnya jari-jari atom dan jarak dari inti ke elektron terluar, yang mudah terlepas. Sebuah partikel bermuatan positif muncul - kation yang sesuai. Nilai EI dapat digunakan untuk menilai apakah terjadi ikatan ion. Sifat-sifatnya juga bergantung pada energi ionisasi. Misalnya, logam alkali dan alkali tanah memiliki nilai EI yang rendah. Mereka memiliki sifat reduksi (logam) yang nyata. Gas inert secara kimiawi tidak aktif karena energi ionisasinya yang tinggi.

afinitas elektron

Dalam interaksi kimia, atom dapat melampirkan elektron untuk membentuk partikel negatif - anion, prosesnya disertai dengan pelepasan energi. Besaran fisika yang sesuai adalah afinitas elektron. Satuan pengukuran sama dengan energi ionisasi (1 elektron volt). Tetapi nilai pastinya tidak diketahui untuk semua elemen. Halogen memiliki afinitas elektron tertinggi. Pada tingkat terluar atom unsur - 7 elektron, hanya satu elektron yang hilang hingga satu oktet. Afinitas elektron halogen tinggi, mereka memiliki sifat pengoksidasi (non-logam) yang kuat.

Interaksi atom dalam pembentukan ikatan ion

Atom yang memiliki tingkat eksternal yang tidak lengkap berada dalam keadaan energi yang tidak stabil. Keinginan untuk mencapai konfigurasi elektronik yang stabil adalah alasan utama yang mengarah pada pembentukan senyawa kimia. Proses tersebut biasanya disertai dengan pelepasan energi dan dapat menimbulkan molekul dan kristal yang berbeda struktur dan sifatnya. Logam kuat dan non-logam berbeda secara signifikan satu sama lain dalam sejumlah indikator (EO, EI, dan afinitas elektron). Bagi mereka, jenis interaksi ini lebih cocok sebagai ikatan kimia ionik, di mana orbital molekul pemersatu (pasangan elektron bersama) bergerak. Dipercaya bahwa selama pembentukan ion, logam sepenuhnya mentransfer elektron ke non-logam. Kekuatan ikatan yang dihasilkan tergantung pada usaha yang diperlukan untuk menghancurkan molekul-molekul yang menyusun 1 mol zat yang diteliti. Besaran fisika ini dikenal sebagai energi ikat. Untuk senyawa ionik, nilainya berkisar dari beberapa puluh hingga ratusan kJ/mol.

Pembentukan ion

Sebuah atom yang melepaskan elektronnya selama interaksi kimia berubah menjadi kation (+). Partikel penerima adalah anion (-). Untuk mengetahui bagaimana atom akan berperilaku, apakah ion akan muncul, perlu untuk menetapkan perbedaan antara EC mereka. Cara termudah untuk melakukan perhitungan tersebut adalah untuk senyawa dua unsur, misalnya, natrium klorida.

Natrium hanya memiliki 11 elektron, konfigurasi lapisan terluar adalah 3s 1 . Untuk melengkapinya, atom lebih mudah melepaskan 1 elektron daripada mengikat 7. Struktur lapisan valensi klorin dijelaskan dengan rumus 3s 2 3p 5. Secara total, sebuah atom memiliki 17 elektron, 7 adalah eksternal. Satu hilang untuk mencapai oktet dan struktur yang stabil. Sifat kimia mendukung asumsi bahwa atom natrium menyumbang dan klorin menerima elektron. Ada ion: positif (kation natrium) dan negatif (anion klorin).

Ikatan ionik

Kehilangan elektron, natrium memperoleh muatan positif dan kulit stabil dari atom neon gas inert (1s 2 2s 2 2p 6). Klorin, sebagai hasil interaksi dengan natrium, menerima muatan negatif tambahan, dan ion mengulangi struktur kulit atom argon gas mulia (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6). Muatan listrik yang diperoleh disebut muatan ion. Misalnya, Na + , Ca 2+ , Cl - , F - . Ion dapat mengandung atom dari beberapa unsur: NH 4 + , SO 4 2- . Di dalam ion kompleks seperti itu, partikel dihubungkan oleh mekanisme donor-akseptor atau kovalen. Gaya tarik elektrostatik terjadi antara partikel bermuatan berlawanan. Nilainya dalam kasus ikatan ion sebanding dengan muatan, dan dengan meningkatnya jarak antar atom, itu melemah. Ciri ciri ikatan ionik :

• logam kuat bereaksi dengan elemen non-logam aktif;
• elektron berpindah dari satu atom ke atom lainnya;
• ion yang dihasilkan memiliki konfigurasi kulit terluar yang stabil;
• Ada gaya tarik elektrostatik antara partikel bermuatan berlawanan.

Kisi kristal senyawa ionik

Dalam reaksi kimia, logam dari golongan 1, 2 dan 3 dari sistem periodik biasanya kehilangan elektron. Ion positif bermuatan satu, dua dan tiga terbentuk. Nonlogam dari kelompok 6 dan 7 biasanya menambahkan elektron (dengan pengecualian reaksi dengan fluor). Ada ion negatif bermuatan tunggal dan ganda. Biaya energi untuk proses ini, sebagai suatu peraturan, dikompensasikan ketika kristal zat dibuat. Senyawa ionik biasanya dalam keadaan padat, membentuk struktur yang terdiri dari kation dan anion yang bermuatan berlawanan. Partikel-partikel ini tertarik dan membentuk kisi kristal raksasa di mana ion positif dikelilingi oleh partikel negatif (dan sebaliknya). Muatan total suatu zat adalah nol, karena jumlah proton seimbang dengan jumlah elektron semua atom.

Sifat zat yang memiliki ikatan ion

Zat kristal ionik dicirikan oleh titik didih dan titik leleh yang tinggi. Biasanya, senyawa ini tahan panas. Fitur berikut dapat ditemukan ketika zat tersebut dilarutkan dalam pelarut polar (air). Kristal mudah dihancurkan, dan ion masuk ke dalam larutan yang memiliki konduktivitas listrik. Senyawa ionik juga hancur saat meleleh. Partikel bermuatan bebas muncul, yang berarti lelehan itu menghantarkan arus listrik. Zat dengan ikatan ionik adalah elektrolit - konduktor jenis kedua.

Oksida dan halida dari logam alkali dan alkali tanah termasuk dalam kelompok senyawa ionik. Hampir semuanya banyak digunakan dalam sains, teknologi, produksi kimia, metalurgi.

kimia struktural
Ikatan kimia:	Aromatisitas | Ikatan kovalen | Ikatan ionik| Sambungan logam | Ikatan hidrogen | Ikatan donor-akseptor | Tautomerisme
Tampilan struktur:	Gugus fungsi | Rumus struktur | Rumus kimia | ligan
Properti elektronik:	Keelektronegatifan | Afinitas elektron | Energi ionisasi | Dipol | Aturan oktet
Stereokimia:	Atom asimetris | Isomerisme | Konfigurasi | Kiralitas | konformasi

Yayasan Wikimedia. 2010 .

Lihat apa itu "ikatan kimia ionik" di kamus lain:

Ikatan antar atom dalam satu molekul atau mol. koneksi, yang timbul sebagai akibat dari transfer elektron dari satu atom ke atom lain, atau sosialisasi elektron oleh pasangan (atau kelompok) atom. Gaya-gaya yang menuju ke X. s adalah Coulomb, tetapi X. s. menggambarkan dalam... Ensiklopedia Fisik

IKATAN KIMIA- interaksi atom, di mana elektron milik dua atom (kelompok) yang berbeda menjadi umum (disosialisasikan) untuk kedua atom (kelompok), menyebabkan kombinasi mereka menjadi molekul dan kristal. Ada dua jenis utama X. s .: ionik ... ... Ensiklopedia Politeknik Hebat

IKATAN KIMIA Mekanisme di mana atom bergabung untuk membentuk molekul. Ada beberapa jenis ikatan seperti itu, berdasarkan tarik-menarik muatan yang berlawanan, atau berdasarkan pembentukan konfigurasi yang stabil melalui pertukaran elektron. ... ... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis

ikatan kimia- IKATAN KIMIA, interaksi atom-atom, menyebabkan hubungan mereka menjadi molekul dan kristal. Gaya yang bekerja selama pembentukan ikatan kimia sebagian besar bersifat listrik. Pembentukan ikatan kimia disertai dengan penataan ulang ... ... Kamus Ensiklopedis Bergambar

- ... Wikipedia

Saling tarik-menarik atom, yang mengarah pada pembentukan molekul dan kristal. Merupakan kebiasaan untuk mengatakan bahwa dalam sebuah molekul atau dalam kristal di antara atom-atom yang bertetangga terdapat ch. Valensi atom (yang dibahas lebih rinci di bawah) menunjukkan jumlah ikatan ... Ensiklopedia Besar Soviet

ikatan kimia- saling tarik-menarik atom, yang mengarah pada pembentukan molekul dan kristal. Valensi atom menunjukkan jumlah ikatan yang dibentuk oleh atom tertentu dengan atom tetangga. Istilah "struktur kimia" diperkenalkan oleh Akademisi A. M. Butlerov di ... ... Kamus Ensiklopedis Metalurgi

Interaksi atom, yang menentukan hubungannya menjadi molekul dan kristal. Interaksi ini menyebabkan penurunan energi total molekul atau kristal yang dihasilkan dibandingkan dengan energi atom yang tidak berinteraksi dan didasarkan pada ... ... Kamus besar ensiklopedis politeknik

Ikatan kovalen pada contoh molekul metana: tingkat energi eksternal lengkap untuk hidrogen (H) 2 elektron, dan untuk karbon (C) 8 elektron. Ikatan ikatan kovalen yang dibentuk oleh awan elektron valensi terarah. Netral ... ... Wikipedia

Ikatan kimia adalah fenomena interaksi atom, karena tumpang tindih awan elektron, partikel pengikat, yang disertai dengan penurunan energi total sistem. Istilah "struktur kimia" pertama kali diperkenalkan oleh A. M. Butlerov pada tahun 1861 ... ... Wikipedia

Ikatan ionik- ikatan kimia yang terbentuk sebagai hasil dari tarik-menarik elektrostatik timbal balik dari ion bermuatan berlawanan, di mana keadaan stabil dicapai dengan transisi lengkap kerapatan elektron total ke atom unsur yang lebih elektronegatif.

Ikatan ion murni adalah kasus pembatas dari ikatan kovalen.

Dalam praktiknya, transisi elektron yang lengkap dari satu atom ke atom lain melalui ikatan tidak terwujud, karena setiap elemen memiliki EO yang lebih besar atau lebih kecil (tetapi tidak nol), dan ikatan kimia apa pun akan menjadi kovalen sampai batas tertentu.

Ikatan seperti itu muncul dalam kasus perbedaan besar dalam ER atom, misalnya, antara kation s-logam golongan pertama dan kedua sistem periodik dan anion nonlogam golongan VIA dan VIIA (LiF, NaCl, CsF, dll.).

Berbeda dengan ikatan kovalen, ikatan ion tidak memiliki arah . Ini dijelaskan oleh fakta bahwa medan listrik ion memiliki simetri bola, yaitu. berkurang dengan jarak menurut hukum yang sama ke segala arah. Oleh karena itu, interaksi antara ion tidak bergantung pada arah.

Interaksi dua ion yang berlawanan tanda tidak dapat menghasilkan kompensasi timbal balik yang lengkap dari medan gaya mereka. Karena itu, mereka mempertahankan kemampuan untuk menarik ion dari tanda yang berlawanan ke arah lain. Oleh karena itu, tidak seperti ikatan kovalen, ikatan ionik juga ditandai dengan ketidakjenuhan .

Kurangnya orientasi dan saturasi ikatan ionik menyebabkan kecenderungan molekul ionik untuk berasosiasi. Semua senyawa ionik dalam keadaan padat memiliki kisi kristal ionik di mana setiap ion dikelilingi oleh beberapa ion yang bertanda berlawanan. Dalam hal ini, semua ikatan ion tertentu dengan ion tetangganya setara.

sambungan logam

Logam dicirikan oleh sejumlah sifat khusus: konduktivitas listrik dan termal, karakteristik kilau logam, kelenturan, keuletan tinggi, dan kekuatan tinggi. Sifat-sifat khusus logam ini dapat dijelaskan dengan jenis ikatan kimia khusus yang disebut metalik .

Ikatan logam adalah hasil tumpang tindih orbital atom yang terdelokalisasi yang saling mendekat dalam kisi kristal logam.

Sebagian besar logam memiliki sejumlah besar orbital kosong dan sejumlah kecil elektron pada tingkat elektronik terluar.

Oleh karena itu, secara energetik lebih menguntungkan bahwa elektron tidak terlokalisasi, tetapi milik seluruh atom logam. Di situs kisi logam, ada ion bermuatan positif yang direndam dalam "gas" elektron yang didistribusikan ke seluruh logam:

Aku Aku n + + n .

Antara ion logam bermuatan positif (Me n +) dan elektron yang tidak terlokalisasi (n) ada interaksi elektrostatik yang menjamin stabilitas zat. Energi interaksi ini adalah perantara antara energi kristal kovalen dan molekul. Oleh karena itu, unsur-unsur dengan ikatan logam murni ( s-, dan p-elemen) dicirikan oleh titik leleh dan kekerasan yang relatif tinggi.

Kehadiran elektron, yang dapat dengan bebas bergerak di sekitar volume kristal, dan memberikan sifat-sifat khusus dari logam

ikatan hidrogen

ikatan hidrogen – jenis khusus interaksi antarmolekul. Atom hidrogen yang terikat secara kovalen dengan atom unsur yang memiliki nilai elektronegativitas tinggi (paling sering F, O, N, tetapi juga Cl, S, dan C) membawa muatan efektif yang relatif tinggi. Akibatnya, atom hidrogen tersebut dapat berinteraksi secara elektrostatis dengan atom unsur-unsur ini.

Jadi, atom H d + dari satu molekul air berorientasi dan berinteraksi (seperti yang ditunjukkan oleh tiga titik) dengan atom O d - molekul air lain:

Ikatan yang dibentuk oleh atom H yang terletak di antara dua atom unsur elektronegatif disebut ikatan hidrogen:

d- d+ d-

A H × × × B

Energi ikatan hidrogen jauh lebih kecil daripada energi ikatan kovalen konvensional (150–400 kJ / mol), tetapi energi ini cukup untuk menyebabkan agregasi molekul senyawa yang sesuai dalam keadaan cair, misalnya, dalam hidrogen fluorida cair HF (Gbr. 2.14). Untuk senyawa fluor, mencapai sekitar 40 kJ/mol.

Beras. 2.14. Agregasi molekul HF karena ikatan hidrogen

Panjang ikatan hidrogen juga lebih kecil dari panjang ikatan kovalen. Jadi, pada polimer (HF) n, panjang ikatan F−H adalah 0,092 nm, dan ikatan F∙∙∙H adalah 0,14 nm. Untuk air, panjang ikatan O−H adalah 0,096 nm, dan panjang ikatan O∙∙∙H adalah 0,177 nm.

Pembentukan ikatan hidrogen antarmolekul menyebabkan perubahan signifikan dalam sifat-sifat zat: peningkatan viskositas, konstanta dielektrik, titik didih dan titik leleh.