იონური ბმა

ქიმიური ბმის თეორიაიღებს მნიშვნელოვანი ადგილი თანამედროვე ქიმიაში. Ის არის განმარტავს, რატომ ერწყმის ატომები ქიმიურ ნაწილაკებს, და შესაძლებელს ხდის ამ ნაწილაკების სტაბილურობის შედარებას. გამოყენება ქიმიური ბმის თეორია, შეუძლია იწინასწარმეტყველა სხვადასხვა ნაერთების შემადგენლობა და სტრუქტურა. კონცეფცია ზოგიერთი ქიმიური ბმის გაწყვეტა და სხვათა ფორმირება თანამედროვე იდეების საფუძველშია ქიმიური რეაქციების დროს ნივთიერებების გარდაქმნების შესახებ .

ქიმიური ბმა- ეს ატომების ურთიერთქმედება , ქიმიური ნაწილაკების სტაბილურობის განსაზღვრაან კრისტალი მთლიანად . ქიმიური ბმამეშვეობით ჩამოყალიბდა ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედებაშორის დამუხტული ნაწილაკები : კათიონები და ანიონები, ბირთვები და ელექტრონები. როდესაც ატომები ერთმანეთს უახლოვდებიან, მიმზიდველი ძალები იწყებენ მოქმედებას ერთი ატომის ბირთვსა და მეორის ელექტრონებს შორის, აგრეთვე ბირთვებსა და ელექტრონებს შორის მოწინააღმდეგე ძალები. Ზე გარკვეული მანძილი ეს ძალები აწონასწორებენ ერთმანეთს, და იქმნება სტაბილური ქიმიური ნაწილაკი .

როდესაც ქიმიური ბმა იქმნება, ნაერთში ატომების ელექტრონული სიმკვრივის მნიშვნელოვანი გადანაწილება შეიძლება მოხდეს თავისუფალ ატომებთან შედარებით.

შეზღუდულ შემთხვევაში, ეს იწვევს დამუხტული ნაწილაკების - იონების წარმოქმნას (ბერძნულიდან "იონი" - მიმავალი).

1 იონების ურთიერთქმედება

Თუ ატომი კარგავს ერთსან რამდენიმე ელექტრონი, შემდეგ ის იქცევა დადებით იონ-კატიონად(ბერძნულიდან თარგმნა - " მიდის ქვემოთ"). Აი როგორ კათიონები წყალბადი H +, ლითიუმი Li +, ბარიუმი Ba 2+ . ელექტრონების შეძენით, ატომები გადაიქცევა უარყოფით იონებად - ანიონებად(ბერძნული "ანიონიდან" - იზრდებოდა). ანიონების მაგალითებია ფტორის იონი F − , სულფიდის იონი S 2− .

კათიონებიდა ანიონებიშეუძლიათ ერთმანეთის მოზიდვა. ეს იწვევს ქიმიური ბმა, და წარმოიქმნება ქიმიური ნაერთები. ამ ტიპის ქიმიურ ბმას ე.წ იონური ბმა :

2 იონური ბმის განმარტება

იონური ბმაარის ქიმიური ბმა განათლებულიხარჯზე ელექტროსტატიკური მიზიდულობა კატიონებს შორისდა ანიონები .

იონური ბმის წარმოქმნის მექანიზმი შეიძლება განვიხილოთ მათ შორის რეაქციის მაგალითზე ნატრიუმი და ქლორი . ტუტე ლითონის ატომი ადვილად კარგავს ელექტრონს, ა ჰალოგენის ატომი - იძენს. ამის შედეგად იქ ნატრიუმის კატიონიდა ქლორიდის იონი. ისინი ქმნიან კავშირს მეშვეობით ელექტროსტატიკური მიზიდულობა მათ შორის .

შორის ურთიერთქმედება კათიონებიდა ანიონები მიმართულებაზე არ არის დამოკიდებული, Ამიტომაც იონური ბმის შესახებისინი საუბრობენ არამიმართული. ყველას კატიონიშესაძლოა ნებისმიერი რაოდენობის ანიონის მოზიდვა, და პირიქით. Ამიტომაც იონური ბმაარის უჯერი. ნომერი მყარ მდგომარეობაში იონებს შორის ურთიერთქმედება შემოიფარგლება მხოლოდ კრისტალის ზომით. Ისე " მოლეკულა " იონური ნაერთი უნდა ჩაითვალოს მთლიან კრისტალად .

გაჩენისთვის იონური ბმა საჭირო, მდე იონიზაციის ენერგიების ჯამი ე ი(კატიონის შესაქმნელად)და ელექტრონის კავშირი აე(ანიონის ფორმირებისთვის)უნდა იყოს ენერგიულად მომგებიანი. Ეს არის ზღუდავს იონური ბმების წარმოქმნას აქტიური ლითონების ატომების მიერ(IA- და IIA-ჯგუფების ელემენტები, IIIA-ჯგუფის ზოგიერთი ელემენტი და ზოგიერთი გარდამავალი ელემენტი) და აქტიური არალითონები(ჰალოგენები, ქალკოგენები, აზოტი).

იდეალური იონური ბმა პრაქტიკულად არ არსებობს. იმ ნაერთებშიც კი, რომლებსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ იონური , არ ხდება ელექტრონების სრული გადაცემა ერთი ატომიდან მეორეზე ; ელექტრონები ნაწილობრივ რჩება საერთო გამოყენებაში. დიახ, კავშირი ლითიუმის ფტორიდი 80%-ით იონურიდა 20%-ით - კოვალენტური. ამიტომ, ამაზე საუბარი უფრო სწორია იონიურობის ხარისხი (პოლარობა) კოვალენტური ქიმიური ბმა. ითვლება, რომ განსხვავება ელექტრონეგატიურობაელემენტები 2.1 კომუნიკაციაჩართულია 50% იონური. ზე უფრო დიდი განსხვავებანაერთი შეიძლება ჩაითვალოს იონური .

ქიმიური ბმის იონური მოდელი ფართოდ გამოიყენება მრავალი ნივთიერების თვისებების აღსაწერად., პირველ რიგში, კავშირები ტუტედა მიწის ტუტე ლითონები არალითონებით. ეს არის იმის გამო ასეთი ნაერთების აღწერის სიმარტივე: მჯერა, რომ ისინი აგებულია შეკუმშვადი დამუხტული სფეროები, შესაბამისი კათიონები და ანიონები. ამ შემთხვევაში, იონები მიდრეკილნი არიან ისე განლაგდნენ, რომ მათ შორის მიზიდულობის ძალები იყოს მაქსიმალური, ხოლო მოზიდვის ძალები მინიმალური.

იონური ბმა- ატომებს შორის წარმოქმნილი ძლიერი ქიმიური კავშირი ელექტრონეგატიურობის დიდი სხვაობა (>1.7 პაულინგის შკალაზე)., რომლითაც საზიარო ელექტრონული წყვილი მთლიანად მიდის ატომში უფრო დიდი ელექტრონეგატიურობით.ეს არის იონების მიზიდულობა, როგორც საპირისპიროდ დამუხტული სხეულები. ამის მაგალითია ნაერთი CsF, რომელშიც „იონურობის ხარისხი“ არის 97%.

იონური ბმა- უკიდურეს შემთხვევაში კოვალენტური პოლარული ბმის პოლარიზაცია. შორის ჩამოყალიბდა ტიპიური ლითონის და არალითონის. ამ შემთხვევაში, ელექტრონები მეტალში მთლიანად გადაეცემა არალითონს . წარმოიქმნება იონები.

თუ ქიმიური ბმა წარმოიქმნება ატომებს შორის, რომლებსაც აქვთ ძალიან დიდი ელექტროუარყოფითობის სხვაობა (EO > 1.7 პაულინგის მიხედვით), მაშინ საზიარო ელექტრონული წყვილი მთლიანად არის მიდის ატომზე მაღალი EC-ით. ეს იწვევს ნაერთის წარმოქმნას საპირისპიროდ დამუხტული იონები :

წარმოქმნილ იონებს შორის არის ელექტროსტატიკური მიზიდულობა, რომელსაც ქვია იონური ბმა. უფრო სწორად, ეს შეხედულება მოსახერხებელი. პრაქტიკაში იონური ბმაატომებს შორის მისი სუფთა სახით არ არის რეალიზებული არსად ან თითქმის არსად, ჩვეულებრივ რეალურად კავშირი არის ნაწილობრივ იონური , და ნაწილობრივ კოვალენტური ხასიათი. ამავე დროს, კომუნიკაცია რთული მოლეკულური იონები ხშირად შეიძლება ჩაითვალოს წმინდა იონური. ყველაზე მნიშვნელოვანი განსხვავებები იონურ ობლიგაციებსა და სხვა სახის ქიმიურ ობლიგაციებს შორის არის არამიმართულება და უჯერობა. სწორედ ამიტომ იონური კავშირით წარმოქმნილი კრისტალები მიზიდულობენ შესაბამისი იონების სხვადასხვა მჭიდრო შეფუთვებისკენ.

3 იონური რადიუსი

უმოქმედოდ იონური ბმის ელექტროსტატიკური მოდელიკონცეფცია გამოიყენება იონური რადიუსი . მეზობელი კატიონისა და ანიონის რადიუსების ჯამი უნდა იყოს შესაბამისი ბირთვთაშორისი მანძილის ტოლი. :

რ 0 = რ + + რ −

ამავე დროს, ის რჩება ბუნდოვანისად წაიღოს საზღვარი კატიონსა და ანიონს შორის . დღეს ცნობილია , რომ წმინდა იონური ბმა არ არსებობს, როგორც ყოველთვის არის გარკვეული ელექტრონული ღრუბლის გადახურვა. ამისთვის იონური რადიუსის გამოთვლები კვლევის მეთოდებს იყენებს, რომელიც საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ ელექტრონის სიმკვრივე ორ ატომს შორის . ბირთვთაშორისი მანძილი იყოფა წერტილში, სად ელექტრონის სიმკვრივე მინიმალურია .

იონის ზომა დამოკიდებულია ბევრ ფაქტორზე. ზე იონის მუდმივი დამუხტვა სერიული ნომრის გაზრდით(და შესაბამისად, ბირთვული მუხტი) იონური რადიუსი მცირდება. ეს განსაკუთრებით შესამჩნევია ლანთანიდის სერიაში, სად იონური რადიუსი მონოტონურად იცვლება 117 pm-დან (La 3+) 100 pm-მდე (Lu 3+) საკოორდინაციო რიცხვით 6.. ამ ეფექტს ე.წ ლანთანიდის შეკუმშვა .

AT ელემენტების ჯგუფები იონური რადიუსი ზოგადად იზრდება ატომური რიცხვის მატებასთან ერთად. თუმცა ამისთვის დ- მეოთხე და მეხუთე პერიოდის ელემენტები ლანთანიდის შეკუმშვის გამო შეიძლება მოხდეს იონური რადიუსის შემცირებაც კი(მაგალითად, საღამოს 73 საათიდან Zr 4+-დან საღამოს 72 საათამდე Hf 4+-ისთვის, საკოორდინაციო ნომრით 4).

ამ პერიოდში შეინიშნება იონური რადიუსის შესამჩნევი შემცირებადაკავშირებული ბირთვისკენ ელექტრონების მიზიდულობის ზრდა ბირთვის მუხტისა და თავად იონის მუხტის ერთდროული ზრდით: 116 pm Na +, 86 pm Mg 2+, 68 pm Al 3+ (კოორდინაციის ნომერი 6). იმავე მიზეზით იონის მუხტის ზრდა იწვევს ერთი ელემენტის იონური რადიუსის შემცირებას: Fe 2+ 77 pm, Fe 3+ 63 pm, Fe 6+ 39 pm (საკოორდინაციო ნომერი 4).

შედარება იონური რადიუსიშეუძლია განხორციელდა მხოლოდ იმავე საკოორდინაციო ნომრით, იმდენად, რამდენადაც ის გავლენას ახდენს იონის ზომაზე კონტრაიონებს შორის მოწინააღმდეგე ძალების გამო. ეს ნათლად ჩანს მაგალითში Ag+ იონი; მისი იონური რადიუსი არის 81, 114 და 129 pmამისთვის საკოორდინაციო ნომრები 2, 4 და 6 , შესაბამისად .

სტრუქტურა სრულყოფილი იონური ნაერთი, იმის გამო მაქსიმალური მიზიდულობა განსხვავებულ იონებს შორის და მინიმალური მოგერიება მსგავს იონებს შორის, დიდწილად განისაზღვრება კათიონებისა და ანიონების იონური რადიუსების თანაფარდობით. მისი ჩვენება შეიძლება მარტივი გეომეტრიული კონსტრუქციები.

4 იონური ბმის ენერგია

ბონდის ენერგიადა იონური ნაერთებისთვის- ეს ენერგია, რომელშიც წარმოქმნის დროს გამოიყოფა ერთმანეთისგან უსასრულოდ დაშორებული აირისებრი კონტრიონებიდან . მხოლოდ ელექტროსტატიკური ძალების გათვალისწინება შეესაბამება მთლიანი ურთიერთქმედების ენერგიის დაახლოებით 90%-ს, რომელიც ასევე მოიცავს არაელექტროსტატიკური ძალების წვლილს(Მაგალითად, ელექტრონული გარსების მოგერიება).

Როდესაც იონური ბმაორს შორის თავისუფალი იონის ენერგიამათ მიზიდულობა განისაზღვრება კულონის კანონით :

E(adj.) = q+ q− / (4π r ε),

სადაც q+და q−- გადასახადი ურთიერთქმედების იონები , რ - მათ შორის მანძილი , ε - საშუალო გამტარიანობა .

მას შემდეგ, რაც ერთ-ერთი ბრალდება უარყოფითი, მაშინ ენერგეტიკული ღირებულებაასევე უარყოფითი იქნება .

Მიხედვით კულონის კანონი, ზე უსასრულოდ მცირე მანძილზე მიზიდულობის ენერგია უნდა გახდეს უსასრულოდ დიდი. თუმცა, ეს არ ხდება, როგორც იონები არ არის წერტილის მუხტები. ზე იონების მიდგომა მათ შორის არის ამაღელვებელი ძალა, იმის გამო ელექტრონული ღრუბლების ურთიერთქმედება . იონის მოგერიების ენერგიააღწერილი დაბადებული განტოლება :

E (ოთხ.) \u003d B / rn,

სადაც AT - რაღაც მუდმივი , ნშესაძლოა მიიღეთ მნიშვნელობები 5-დან 12-მდე(დამოკიდებულია იონის ზომა). მთლიანი ენერგია განისაზღვრება მიზიდულობისა და მოგერიების ენერგიების ჯამით :

E \u003d E (ადვ.) + E (სხვა.)

მისი მნიშვნელობა გადის მინიმალური . მინიმალური წერტილის კოორდინატები შეესაბამება წონასწორობის მანძილს რ 0 და იონებს შორის ურთიერთქმედების წონასწორული ენერგია ე 0 :

E0 = q+ q− (1 - 1 / n) / (4π r0 ε)

AT ბროლის გისოსიყოველთვის უფრო მეტი ურთიერთქმედებაა, როგორ იონთა წყვილს შორის. ეს ნომერი განისაზღვრება ძირითადად ბროლის გისოსის ტიპით. ამისთვის ყველა ურთიერთქმედების აღრიცხვა(დისტანციის მატებასთან ერთად შესუსტება) გამოსახულებაში for იონური ენერგია ბროლის გისოსიშემოიტანეთ ე.წ მადელუნგა ა :

E(adj.) = A q+ q− / (4π r ε)

მუდმივი ღირებულება მადელუნგაგანსაზღვრული მხოლოდ გისოსების გეომეტრიადა არა დამოკიდებულია იონების რადიუსზე და მუხტზე. მაგალითად, ამისთვის ნატრიუმის ქლორიდიის უდრის 1,74756 .

5 იონების პოლარიზაცია

Ცალკე მუხტის სიდიდედა რადიუსი მნიშვნელოვანი მახასიათებელი და ისმისი არიან პოლარიზაციის თვისებები. მოდით განვიხილოთ ეს კითხვა უფრო დეტალურად. ზე არაპოლარული ნაწილაკები (ატომები, იონები, მოლეკულები) დადებითი და უარყოფითი მუხტების სიმძიმის ცენტრები ემთხვევა. ელექტრულ ველში ელექტრონული გარსები გადაადგილებულია დადებითად დამუხტული ფირფიტის მიმართულებით და ბირთვები - უარყოფითად დამუხტული ფირფიტის მიმართულებით. Იმის გამო ნაწილაკების დეფორმაციაწარმოიქმნება მასში დიპოლი, ის ხდება პოლარული .

წყარო ელექტრული ველი იონური ტიპის ბმის მქონე ნაერთებში თავად იონებია. ამიტომ, საუბრისას იონის პოლარიზაციის თვისებები , საჭიროგანსხვავებას მოცემული იონის პოლარიზებული ეფექტიდა საკუთარი თავის პოლარიზაციის უნარი ელექტრულ ველში .

იონის პოლარიზებული ეფექტიიქნება ერთი დიდი, როგორ მეტი მისი ძალის ველი, ანუ ვიდრე მეტი მუხტი და ნაკლები იონის რადიუსი. ამიტომ, in ქვეჯგუფების ფარგლებშიელემენტების პერიოდულ სისტემაში იონების პოლარიზებული ეფექტი მცირდება ზემოდან ქვემოდან, რადგან ში ქვეჯგუფები იონის მუდმივი მუხტით ზემოდან ქვემოდან, მისი რადიუსი იზრდება .

Ისე მაგალითად, ტუტე ლითონის იონების პოლარიზებული ეფექტი იზრდება ცეზიუმიდან ლითიუმამდედა ზედიზედ ჰალოგენური იონები - I-დან F-მდე. პერიოდებში იონების პოლარიზებული ეფექტი იზრდება მარცხნიდან მარჯვნივერთად იონის მუხტის ზრდადა მისი რადიუსის შემცირება .

იონის პოლარიზება, მისი უნარი დეფორმაციები იზრდება ძალის ველის შემცირებით, ანუ თან გადასახადის ოდენობის შემცირებადა რადიუსის გაზრდა . ანიონის პოლარიზაციაჩვეულებრივ უფრო მაღალი, როგორ კათიონებიდა ზედიზედ ჰალოიდები იზრდება F-დან I-მდე .

Ზე კათიონების პოლარიზაციის თვისებებიუწევს გავლენას ახდენს მათი გარე ელექტრონული გარსის ბუნებაზე . კათიონების პოლარიზაციის თვისებებიროგორ შიგნით აქტიური, ისევე როგორც შიგნით პასიური გრძნობაზე იგივე მუხტიდა ახლო რადიუსის ზრდა შევსებული გარსით კათიონებიდან დაუმთავრებელი გარე გარსის კატიონებზე გადასვლისას და შემდგომში 18-ელექტრონიანი გარსის კატიონებზე გადასვლისას.

მაგალითად, კათიონების სერიაში Mg 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ პოლარიზაციის თვისებები გააძლიეროს. ეს ნიმუში შეესაბამება იონის რადიუსის ცვლილებას და მისი ელექტრონული გარსის სტრუქტურას, რომელიც მოცემულია სერიაში:

ანიონებისთვის პოლარიზაციის თვისებები უარესდებაამ თანმიმდევრობით:

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

შედეგი იონების პოლარიზაციის ურთიერთქმედებაარის მათი ელექტრონული გარსების დეფორმაციადა ამის შედეგად, ინტერიონური მანძილების შემცირებადა ნეგატივის არასრული გამოყოფადა დადებითი მუხტები იონებს შორის.

მაგალითად, კრისტალში ნატრიუმის ქლორიდიგადასახადის ოდენობა ნატრიუმის იონიარის +0,9 , და შემდეგ ქლორის იონი - 0,9იმის მაგივრად მოსალოდნელი ერთეული. მოლეკულაში KClმდებარეობს ორთქლის მდგომარეობა, ღირებულება მუხტები კალიუმის იონებზედა ქლორი არის 0,83 დამუხტვის ერთეულიდა მოლეკულაში წყალბადის ქლორიდი- მხოლოდ 0,17 მუხტის ერთეული.

იონის პოლარიზაციაუწევს შესამჩნევი გავლენა იონური ბმის მქონე ნაერთების თვისებებზე , მათი დნობის და დუღილის წერტილების შემცირება , ელექტროლიტური დისოციაციის შემცირება ხსნარებში და დნობებში და ა.შ. .

იონური ნაერთებიჩამოყალიბდა როცა ელემენტების ურთიერთქმედება , მნიშვნელოვნად განსხვავდება ქიმიური თვისებებით. Უფრო პერიოდული ცხრილის ელემენტებს შორის მანძილი, თემები იონური ბმა უფრო გამოხატულია მათ ნაერთებში . Წინააღმდეგმოლეკულებში, წარმოიქმნება იგივე ატომები ან ელემენტების ატომები, რომლებიც მსგავსია ქიმიური თვისებებით, წარმოიქმნება სხვა სახის კომუნიკაცია. Ისე იონური ბმის თეორიაᲛას აქვს შეზღუდული გამოყენება .

6 იონის პოლარიზაციის ეფექტი იონური ბმების და იონური ნაერთების ნივთიერებებისა და თვისებების შესახებ

იდეები იმის შესახებ იონური პოლარიზაცია ეხმარება ახსნას განსხვავებები მრავალი მსგავსი ნივთიერების თვისებებში. მაგალითად, შედარება ნატრიუმის ქლორიდიდა კალიუმი ვერცხლის ქლორიდითაჩვენებს, რომ როდესაც დახურეთ იონური რადიუსი

Ag+ კატიონის პოლარიზებადობამქონე 18-ელექტრონიანი გარე გარსი , უფრო მაღალი, რა იწვევს ლითონ-ქლორის კავშირის სიმტკიცის მატებასდა ვერცხლის ქლორიდის დაბალი ხსნადობა წყალში .

ორმხრივი იონების პოლარიზაცია ხელს უწყობს კრისტალების განადგურებას, რაც იწვევს ნივთიერებების დნობის წერტილების დაქვეითება. Ამ მიზეზით დნობის ტემპერატურა TlF (327 oС) მნიშვნელოვნად დაბალიავიდრე RbF (798 oC). ნივთიერებების დაშლის ტემპერატურა ასევე შემცირდება იონების ურთიერთპოლარიზაციის მატებასთან ერთად. Ისე იოდიდები ჩვეულებრივ იშლება დაბალ ტემპერატურაზე, როგორ სხვა ჰალოიდები, ა ლითიუმის ნაერთები - თერმულად ნაკლებად სტაბილური , ვიდრე სხვა ტუტე ელემენტების ნაერთები .

ელექტრონული გარსების დეფორმირებადობა გავლენას ახდენს ნივთიერებების ოპტიკურ თვისებებზე. Როგორ უფრო პოლარიზებული ნაწილაკი , რაც უფრო დაბალია ელექტრონული გადასვლების ენერგია. Თუ პოლარიზაცია დაბალია , ელექტრონების აგზნება უფრო მეტ ენერგიას მოითხოვს, რომელიც პასუხობს სპექტრის ულტრაიისფერი ნაწილი. ასეთი ნივთიერებები ჩვეულებრივ უფერული. იონების ძლიერი პოლარიზაციის შემთხვევაში, ელექტრონების აგზნება ხდება სპექტრის ხილულ რეგიონში ელექტრომაგნიტური გამოსხივების შეწოვისას. Ისე ზოგიერთი ნივთიერება, ჩამოყალიბდა უფერო იონები, ფერადი .

დამახასიათებელი იონური ნაერთებიემსახურება კარგი ხსნადობა პოლარულ გამხსნელებში (წყალი, მჟავები და ა.შ.). Ეს არის იმის გამო მოლეკულის ნაწილების მუხტი. სადაც გამხსნელის დიპოლები იზიდავს მოლეკულის დამუხტულ ბოლოებს, და შედეგად ბრაუნის მოძრაობა , « წაიღე» მოლეკულა ნივთიერებები ნაწილებად და აკრავს მათ , ხელახალი დაკავშირების თავიდან აცილება. შედეგი არის იონები გარშემორტყმული გამხსნელის დიპოლები .

როდესაც ასეთი ნაერთები იხსნება, როგორც წესი, ენერგია გამოიყოფა, ვინაიდან წარმოქმნილი ბმების მთლიანი ენერგია გამხსნელ-იონს აქვს მეტი ანიონ-კატიონური ბმის ენერგია. გამონაკლისები ბევრია აზოტის მჟავას მარილები (ნიტრატები), რომელიც შთანთქავს სითბოს დაშლისას (ხსნარები გაცივებულია). ეს უკანასკნელი ფაქტი აიხსნება იმ კანონების საფუძველზე, რომ განიხილება ფიზიკურ ქიმიაში .

7 კრისტალური გისოსი

იონური ნაერთები(მაგ. ნატრიუმის ქლორიდი NaCl) - მყარიდა ცეცხლგამძლეიმის გამო მათი იონების მუხტს შორის("+" და "-") არსებობს ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ძლიერი ძალები .

უარყოფითად დამუხტული ქლორიდის იონი იზიდავსᲐრა მხოლოდ " ჩემი " Na+ იონი, მაგრამ ასევე გარშემო ნატრიუმის სხვა იონები. Ეს არის მიყავს, რა რომელიმე იონთან ახლოს არის ერთზე მეტი იონი საპირისპირო ნიშნით , მაგრამ რამდენიმე(ნახ. 1).

ბრინჯი. ერთი. კრისტალური სტრუქტურა ჩვეულებრივი მარილი NaCl .

სინამდვილეში, დაახლოებით ყველა ქლორიდის იონი განლაგებულია 6 ნატრიუმის იონშიდა დაახლოებით თითოეული ნატრიუმის იონი - 6 ქლორიდის იონი .

იონების ამ მოწესრიგებულ შეფუთვას ე.წ იონური კრისტალი. თუ ცალკე გამოვყოფთ ქლორის ატომი, შემდეგ შორის მიმდებარე ნატრიუმის ატომებიუკვე შეუძლებელია ერთის პოვნა, რომელიც ქლორი რეაგირებდა.. ერთმანეთისკენ მიზიდული ელექტროსტატიკური ძალები , იონები უკიდურესად არ სურთ შეცვალონ თავიანთი მდებარეობა გარე ძალის გავლენის ქვეშან ტემპერატურის მატება. Მაგრამ თუ ტემპერატურა ძალიან მაღალია (დაახლოებით 1500°C), შემდეგ NaCl ორთქლდება, ფორმირება დიატომიური მოლეკულები. ეს იმაზე მეტყველებს კოვალენტური შემაკავშირებელი ძალები არასოდეს გამორთოთ მთლიანად .

იონური კრისტალებიგანსხვავებული მაღალი დნობის წერტილები, ჩვეულებრივ მნიშვნელოვანი დიაპაზონი, ფლობს იონური გამტარობაზე მაღალი ტემპერატურადა რიგი სპეციფიკური ოპტიკური თვისებები(Მაგალითად, გამჭვირვალობა ახლო IR სპექტრში). მათი აშენება შესაძლებელია მონატომიურიდა დან პოლიატომური იონები. მაგალითი პირველი ტიპის იონური კრისტალები - ტუტე ჰალოიდის კრისტალებიდა ტუტე დედამიწის ლითონები ; ანიონები განლაგებულია უახლოესი სფერული შეფუთვის კანონის მიხედვითან მკვრივი ბურთიანი ქვისა , კათიონები იკავებენ შესაბამის სიცარიელეს. უმეტესობა დამახასიათებელიამ ტიპის სტრუქტურებია NaCl, CsCl, CaF2. მეორე ტიპის იონური კრისტალებიაშენდა ერთი და იგივე ლითონების მონოტომიური კათიონები და სასრული ან უსასრულო ანიონური ფრაგმენტები . ტერმინალური ანიონები(მჟავის ნარჩენები) - NO3-, SO42-, CO32- და სხვა . მჟავე ნარჩენებს შეუძლიათ შექმნან გაუთავებელი ჯაჭვები , ფენებიან შექმენით სამგანზომილებიანი ჩარჩო, რომლის ღრუებში კათიონები განლაგებულია, როგორც, მაგალითად, in სილიკატების კრისტალური სტრუქტურები. ამისთვის იონური კრისტალები შესაძლებელია ბროლის სტრუქტურის ენერგიის გამოთვლა უ(იხ. ცხრილი), დაახლოებით ტოლია სუბლიმაციის ენთალპია; შედეგები კარგად ეთანხმება ექსპერიმენტულ მონაცემებს. განტოლების მიხედვით დაიბადა-მეიერი, ამისთვის ბროლის, შედგება ფორმალურად ერთჯერადი დამუხტული იონები :

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

(რ - იონთაშორის ყველაზე მოკლე მანძილი , მაგრამ - მადელუნგის მუდმივი , დამოკიდებულიდან სტრუქტურის გეომეტრია , ATდა რ - პარამეტრები , ნაწილაკებს შორის მოგერიების აღწერა , C/R6და D/R8დაახასიათეთ შესაბამისი იონების დიპოლ-დიპოლური და დიპოლ-ოთაპოლური ურთიერთქმედება , ე 0 - ნულოვანი წერტილის ენერგია , ე - ელექტრონის მუხტი). თან როგორც კატიონი იზრდება, დიპოლ-დიპოლური ურთიერთქმედების წვლილი იზრდება .

უკან წინ

ყურადღება! სლაიდის გადახედვა მხოლოდ საინფორმაციო მიზნებისთვისაა და შეიძლება არ წარმოადგენდეს პრეზენტაციის სრულ ნაწილს. თუ გაინტერესებთ ეს ნამუშევარი, გთხოვთ, ჩამოტვირთოთ სრული ვერსია.

გაკვეთილის მიზნები:

• ქიმიური ბმების კონცეფციის ჩამოყალიბება იონური ბმის მაგალითის გამოყენებით. იონური ბმის წარმოქმნის, როგორც პოლარულის უკიდურესი შემთხვევის გაგების მისაღწევად.
• გაკვეთილზე უზრუნველყოს შემდეგი ძირითადი ცნებების ათვისება: იონები (კატიონი, ანიონი), იონური ბმა.
• განავითაროს მოსწავლეთა გონებრივი აქტივობა ახალი მასალის შესწავლისას პრობლემური სიტუაციის შექმნით.

Დავალებები:

• ისწავლოს ქიმიური ბმების ტიპების ამოცნობა;
• გაიმეორეთ ატომის სტრუქტურა;
• იონური ქიმიური ბმის წარმოქმნის მექანიზმის გამოკვლევა;
• ასწავლეთ იონური ნაერთების წარმოქმნის სქემების და ელექტრონული ფორმულების შედგენა, რეაქციის განტოლებები ელექტრონების გადასვლის აღნიშვნით.

აღჭურვილობასაკვანძო სიტყვები: კომპიუტერი, პროექტორი, მულტიმედიური რესურსი, ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემა დ.ი. მენდელეევი, ცხრილი "იონური ბმა".

გაკვეთილის ტიპი:ახალი ცოდნის ჩამოყალიბება.

გაკვეთილის ტიპი:მულტიმედიური გაკვეთილი.

Xერთი გაკვეთილი

ᲛᲔ.ორგანიზების დრო.

II . საშინაო დავალების შემოწმება.

მასწავლებელი: როგორ შეუძლიათ ატომებმა მიიღონ სტაბილური ელექტრონული კონფიგურაციები? როგორია კოვალენტური ბმის ფორმირების გზები?

სტუდენტი: პოლარული და არაპოლარული კოვალენტური ბმები წარმოიქმნება გაცვლის მექანიზმით. გაცვლის მექანიზმი მოიცავს შემთხვევებს, როდესაც ერთი ელექტრონი მონაწილეობს თითოეული ატომიდან ელექტრონული წყვილის წარმოქმნაში. მაგალითად, წყალბადი: (სლაიდი 2)

ბმა წარმოიქმნება საერთო ელექტრონული წყვილის წარმოქმნის გამო დაუწყვილებელი ელექტრონების გაერთიანების გამო. თითოეულ ატომს აქვს ერთი s-ელექტრონი. H ატომები ექვივალენტურია და წყვილი თანაბრად ეკუთვნის ორივე ატომს. მაშასადამე, საერთო ელექტრონული წყვილების წარმოქმნა (გადახურული p-ელექტრონული ღრუბლები) ხდება F 2 მოლეკულის ფორმირებისას. (სლაიდი 3)

H ჩანაწერი · ნიშნავს, რომ წყალბადის ატომს აქვს 1 ელექტრონი გარე ელექტრონულ შრეზე. ჩანაწერი აჩვენებს, რომ ფტორის ატომის გარე ელექტრონულ შრეზე არის 7 ელექტრონი.

N 2 მოლეკულის წარმოქმნის დროს. იქმნება 3 საერთო ელექტრონული წყვილი. p-ორბიტალები გადახურულია. (სლაიდი 4)

ბმას ეწოდება არაპოლარული.

მასწავლებელი: ახლა განვიხილეთ შემთხვევები, როდესაც წარმოიქმნება მარტივი ნივთიერების მოლეკულები. მაგრამ ჩვენს ირგვლივ ბევრი ნივთიერებაა, რთული სტრუქტურა. ავიღოთ წყალბადის ფტორიდის მოლეკულა. როგორ ხდება ამ შემთხვევაში კავშირის ფორმირება?

მოსწავლე: წყალბადის ფტორიდის მოლეკულის ფორმირებისას წყალბადის s-ელექტრონის ორბიტალი და ფტორის H-F p-ელექტრონის ორბიტალი ერთმანეთს ემთხვევა. (სლაიდი 5)

შემაკავშირებელი ელექტრონული წყვილი გადადის ფტორის ატომში, რის შედეგადაც წარმოიქმნება დიპოლი. კავშირი პოლარული ეწოდება.

III. ცოდნის განახლება.

მასწავლებელი: ქიმიური ბმა წარმოიქმნება შემაერთებელი ატომების გარე ელექტრონულ გარსებთან დაკავშირებული ცვლილებების შედეგად. ეს შესაძლებელია, რადგან გარე ელექტრონული ფენები არ არის სრული ელემენტებით, გარდა ინერტული გაზებისა. ქიმიური ბმა აიხსნება ატომების სურვილით, შეიძინონ სტაბილური ელექტრონული კონფიგურაცია, მათთან "უახლოესი" ინერტული აირის კონფიგურაციის მსგავსი.

მასწავლებელი: ჩამოწერეთ ნატრიუმის ატომის ელექტრონული სტრუქტურის დიაგრამა (დაფაზე). (სლაიდი 6)

სტუდენტი: ელექტრონული გარსის სტაბილურობის მისაღწევად, ნატრიუმის ატომმა ან უნდა დატოვოს ერთი ელექტრონი, ან მიიღოს შვიდი. ნატრიუმი ადვილად დათმობს თავის ელექტრონს ბირთვიდან შორს და სუსტად უკავშირდება მას.

მასწავლებელი: შეადგინეთ ელექტრონის უკუცემის დიაგრამა.

Na° - 1ē → Na+ = Ne

მასწავლებელი: ჩამოწერეთ ფტორის ატომის ელექტრონული სტრუქტურის დიაგრამა (დაფაზე).

მასწავლებელი: როგორ მივაღწიოთ ელექტრონული ფენის შევსების დასრულებას?

სტუდენტი: ელექტრონული გარსის სტაბილურობის მისაღწევად, ფტორის ატომმა ან უნდა დატოვოს შვიდი ელექტრონი, ან მიიღოს ერთი. ენერგიულად უფრო ხელსაყრელია ფტორისთვის ელექტრონის მიღება.

მასწავლებელი: შეადგინეთ ელექტრონის მიღების სქემა.

F° + 1ē → F- = Ne

IV. ახალი მასალის სწავლა.

მასწავლებელი კითხვებს უსვამს კლასს, რომელშიც დასახულია გაკვეთილის ამოცანა:

არის თუ არა სხვა ვარიანტები, რომლებშიც ატომებს შეუძლიათ მიიღონ სტაბილური ელექტრონული კონფიგურაციები? როგორია ასეთი კავშირების ჩამოყალიბების გზები?

დღეს განვიხილავთ ობლიგაციების ერთ-ერთ სახეობას - იონურ ბმებს. შევადაროთ უკვე დასახელებული ატომებისა და ინერტული აირების ელექტრონული გარსების სტრუქტურა.

საუბარი კლასთან.

მასწავლებელი: რა მუხტი ჰქონდათ ნატრიუმის და ფტორის ატომებს რეაქციამდე?

მოსწავლე: ნატრიუმის და ფტორის ატომები ელექტრონულად ნეიტრალურია, რადგან. მათი ბირთვების მუხტები დაბალანსებულია ელექტრონებით, რომლებიც ბრუნავენ ბირთვის გარშემო.

მასწავლებელი: რა ხდება ატომებს შორის ელექტრონების მიცემის და მიღებისას?

სტუდენტი: ატომები იძენენ მუხტს.

მასწავლებელი აძლევს განმარტებებს: იონის ფორმულაში მისი მუხტი დამატებით ფიქსირდება. ამისათვის გამოიყენეთ ზედწერილი. მასში რიცხვი მიუთითებს გადასახადის ოდენობას (ისინი არ წერენ ერთეულს), შემდეგ კი ნიშანს (პლუს ან მინუს). მაგალითად, ნატრიუმის იონს +1 მუხტით აქვს ფორმულა Na + (წაიკითხეთ "ნატრიუმის პლუს"), ფტორის იონი მუხტით -1 - F - ("ფტორი მინუს"), ჰიდროქსიდის იონი მუხტით. -1 - OH - ("ო-ნაცარი-მინუს"), კარბონატული იონი მუხტით -2 - CO 3 2- ("ცე-ო-სამი-ორი-მინუს").

იონური ნაერთების ფორმულებში ჯერ ჩაწერეთ, მუხტების მითითების გარეშე, დადებითად დამუხტული იონები, შემდეგ კი - უარყოფითად დამუხტული. თუ ფორმულა სწორია, მაშინ მასში არსებული ყველა იონის მუხტების ჯამი ნულის ტოლია.

დადებითად დამუხტული იონი კატიონს უწოდებენდა უარყოფითად დამუხტული იონ-ანიონი.

მასწავლებელი: ჩვენ ვწერთ განმარტებას სამუშაო წიგნებში:

Და ისარის დამუხტული ნაწილაკი, რომელშიც ატომი გადაიქცევა ელექტრონების მიღების ან გაცემის შედეგად.

მასწავლებელი: როგორ განვსაზღვროთ კალციუმის იონის Ca 2+ მუხტი?

სტუდენტი: იონი არის ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკი, რომელიც წარმოიქმნება ატომის მიერ ერთი ან მეტი ელექტრონის დაკარგვის ან მოპოვების შედეგად. კალციუმს აქვს ორი ელექტრონი ბოლო ელექტრონულ დონეზე, კალციუმის ატომის იონიზაცია ხდება ორი ელექტრონის გაცემისას. Ca 2+ არის ორმაგად დამუხტული კატიონი.

მასწავლებელი: რა ემართება ამ იონების რადიუსებს?

გადასვლის დროს ელექტრულად ნეიტრალური ატომი იონურ მდგომარეობაში გადადის, ნაწილაკების ზომა მნიშვნელოვნად იცვლება. ატომი, რომელიც ტოვებს თავის ვალენტურ ელექტრონებს, იქცევა უფრო კომპაქტურ ნაწილაკად - კატიონად. მაგალითად, ნატრიუმის ატომის Na+ კატიონზე გადასვლისას, რომელსაც, როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, ნეონის სტრუქტურა აქვს, ნაწილაკების რადიუსი მნიშვნელოვნად მცირდება. ანიონის რადიუსი ყოველთვის მეტია შესაბამისი ელექტრულად ნეიტრალური ატომის რადიუსზე.

მასწავლებელი: რა ემართება საპირისპიროდ დამუხტულ ნაწილაკებს?

მოსწავლე: საპირისპიროდ დამუხტული ნატრიუმის და ფტორის იონები, რომლებიც წარმოიქმნება ელექტრონის ნატრიუმის ატომიდან ფტორის ატომზე გადასვლის შედეგად, ურთიერთმიზიდულნი არიან და წარმოქმნიან ნატრიუმის ფტორს. (სლაიდი 7)

Na + + F - = NaF

იონების წარმოქმნის სქემა, რომელიც ჩვენ განვიხილეთ, გვიჩვენებს, თუ როგორ იქმნება ქიმიური ბმა ნატრიუმის ატომსა და ფტორის ატომს შორის, რომელსაც იონური ეწოდება.

იონური ბმა- ქიმიური ბმა, რომელიც წარმოიქმნება საპირისპიროდ დამუხტული იონების ელექტროსტატიკური მიზიდვით ერთმანეთთან.

ნაერთებს, რომლებიც წარმოიქმნება ამ შემთხვევაში, იონური ნაერთები ეწოდება.

V. ახალი მასალის კონსოლიდაცია.

ამოცანები ცოდნისა და უნარების კონსოლიდაციისთვის

1. შეადარეთ კალციუმის ატომისა და კალციუმის კატიონის, ქლორის ატომისა და ქლორიდის ანიონის ელექტრონული გარსების სტრუქტურა:

კომენტარი კალციუმის ქლორიდში იონური ბმის წარმოქმნის შესახებ:

2. ამ დავალების შესასრულებლად, თქვენ უნდა დაიყოთ 3-4 კაციან ჯგუფებად. ჯგუფის თითოეული წევრი განიხილავს ერთ მაგალითს და შედეგებს წარუდგენს მთელ ჯგუფს.

სტუდენტების პასუხი:

1. კალციუმი II ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის ელემენტია მეტალი. მისი ატომისთვის უფრო ადვილია ორი გარე ელექტრონის შემოწირულობა, ვიდრე დაკარგული ექვსის მიღება:

2. ქლორი არის VII ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის ელემენტი, არალითონი. მისი ატომისთვის უფრო ადვილია მიიღოს ერთი ელექტრონი, რომელიც მას აკლია გარე დონის დასრულებამდე, ვიდრე შვიდი ელექტრონის დათმობა გარე დონიდან:

3. ჯერ იპოვეთ წარმოქმნილი იონების მუხტებს შორის უმცირესი საერთო ჯერადი, ის უდრის 2-ს (2x1). შემდეგ ჩვენ განვსაზღვრავთ რამდენი კალციუმის ატომის აღებაა საჭირო, რათა მათ ორი ელექტრონი შესწირონ, ანუ უნდა აიღოთ ერთი Ca ატომი და ორი CI ატომი.

4. სქემატურად, იონური ბმის წარმოქმნა კალციუმის და ქლორის ატომებს შორის შეიძლება დაიწეროს: (სლაიდი 8)

Ca 2+ + 2CI - → CaCI 2

ამოცანები თვითკონტროლისთვის

1. ქიმიური ნაერთის წარმოქმნის სქემის მიხედვით შეადგინეთ ქიმიური რეაქციის განტოლება: (სლაიდი 9)

2. ქიმიური ნაერთის წარმოქმნის სქემის მიხედვით შეადგინეთ ქიმიური რეაქციის განტოლება: (სლაიდი 10)

3. მოცემულია ქიმიური ნაერთის წარმოქმნის სქემა: (სლაიდი 11)

შეარჩიეთ ქიმიური ელემენტების წყვილი, რომელთა ატომებს შეუძლიათ ურთიერთქმედება ამ სქემის მიხედვით:

ა) ნადა ო;
ბ) ლიდა ფ;
in) კდა ო;
გ) ნადა ფ

ერთი ატომიდან ელექტრონები მთლიანად გადადის მეორეზე. მუხტების ეს გადანაწილება იწვევს დადებითად და უარყოფითად დამუხტული იონების (კატიონებისა და ანიონების) წარმოქმნას. მათ შორის წარმოიქმნება ურთიერთქმედების განსაკუთრებული ტიპი - იონური ბმა. მოდით უფრო დეტალურად განვიხილოთ მისი ფორმირების მეთოდი, ნივთიერებების სტრუქტურა და თვისებები.

ელექტრონეგატიურობა

ატომები განსხვავდებიან ელექტრონეგატიურობით (EO) - ელექტრონების მოზიდვის უნარი სხვა ნაწილაკების ვალენტური გარსებიდან. რაოდენობრივი განსაზღვრისთვის გამოიყენება L. Polling-ის მიერ შემოთავაზებული ფარდობითი ელექტრონეგატიურობის მასშტაბი (განზომილებიანი მნიშვნელობა). ფტორის ატომებიდან ელექტრონების მოზიდვის უნარი უფრო გამოხატულია, ვიდრე სხვა ელემენტები, მისი EO არის 4. Polling-ის მასშტაბით, ჟანგბადი, აზოტი და ქლორი დაუყოვნებლივ მოჰყვება ფტორს. წყალბადის და სხვა ტიპიური არამეტალების EO მნიშვნელობები ტოლია ან ახლოს არის 2-თან. მეტალების უმეტესობას აქვს ელექტროუარყოფითობა 0,7 (Fr) და 1,7 შორის. არსებობს კავშირის იონურობის დამოკიდებულება ქიმიური ელემენტების EO-ს შორის განსხვავებაზე. რაც უფრო დიდია ის, მით უფრო მაღალია იონური ბმის წარმოქმნის ალბათობა. ამ ტიპის ურთიერთქმედება უფრო ხშირია, როდესაც განსხვავება EO=1.7 და ზემოთ. თუ მნიშვნელობა ნაკლებია, მაშინ ნაერთები პოლარული კოვალენტურია.

იონიზაციის ენერგია

იონიზაციის ენერგია (EI) საჭიროა ბირთვთან სუსტად შეკრული გარე ელექტრონების გამოყოფისთვის. ამ ფიზიკური სიდიდის ცვლილების ერთეულია 1 ელექტრონ ვოლტი. პერიოდული სისტემის მწკრივებსა და სვეტებში არსებობს EI-ს ცვლილების ნიმუშები, რაც დამოკიდებულია ბირთვის მუხტის ზრდაზე. მარცხნიდან მარჯვნივ პერიოდებში იონიზაციის ენერგია იზრდება და იძენს უმაღლეს მნიშვნელობებს არალითონებისთვის. ჯგუფებში ის მცირდება ზემოდან ქვევით. მთავარი მიზეზი არის ატომის რადიუსის გაზრდა და ბირთვიდან გარე ელექტრონებთან დაშორება, რომლებიც ადვილად იშლება. ჩნდება დადებითად დამუხტული ნაწილაკი - შესაბამისი კატიონი. EI-ის მნიშვნელობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას იმის დასადგენად, წარმოიქმნება თუ არა იონური ბმა. თვისებები ასევე დამოკიდებულია იონიზაციის ენერგიაზე. მაგალითად, ტუტე და დედამიწის ტუტე ლითონებს აქვთ დაბალი EI მნიშვნელობები. მათ აქვთ გამოხატული შემცირების (მეტალის) თვისებები. ინერტული აირები ქიმიურად არააქტიურია მათი მაღალი იონიზაციის ენერგიის გამო.

ელექტრონის კავშირი

ქიმიური ურთიერთქმედებისას ატომებს შეუძლიათ ელექტრონების მიმაგრება უარყოფითი ნაწილაკის - ანიონის წარმოქმნით, პროცესს თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა. შესაბამისი ფიზიკური რაოდენობა არის ელექტრონის აფინურობა. საზომი ერთეული იგივეა რაც იონიზაციის ენერგია (1 ელექტრონ ვოლტი). მაგრამ მისი ზუსტი მნიშვნელობები არ არის ცნობილი ყველა ელემენტისთვის. ჰალოგენებს აქვთ ელექტრონების ყველაზე მაღალი აფინურობა. ელემენტების ატომების გარე დონეზე - 7 ელექტრონი, მხოლოდ ერთი აკლია ოქტეტამდე. ჰალოგენების ელექტრონებთან კავშირი მაღალია, მათ აქვთ ძლიერი ჟანგვის (არამეტალური) თვისებები.

ატომების ურთიერთქმედება იონური ბმის წარმოქმნაში

ატომები, რომლებსაც აქვთ არასრული გარეგანი დონე, არიან არასტაბილურ ენერგეტიკულ მდგომარეობაში. სტაბილური ელექტრონული კონფიგურაციის მიღწევის სურვილი არის მთავარი მიზეზი, რაც იწვევს ქიმიური ნაერთების წარმოქმნას. პროცესს ჩვეულებრივ თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა და შეიძლება გამოიწვიოს მოლეკულები და კრისტალები, რომლებიც განსხვავდებიან სტრუქტურით და თვისებებით. ძლიერი ლითონები და არამეტალები მნიშვნელოვნად განსხვავდებიან ერთმანეთისგან რიგი ინდიკატორებით (EO, EI და ელექტრონების აფინურობა). მათთვის ამ ტიპის ურთიერთქმედება უფრო შესაფერისია, როგორც იონური ქიმიური ბმა, რომელშიც მოძრაობს გამაერთიანებელი მოლეკულური ორბიტალი (საერთო ელექტრონული წყვილი). ითვლება, რომ იონების წარმოქმნის დროს ლითონები მთლიანად გადააქვს ელექტრონებს არალითონებზე. შედეგად მიღებული ბმის სიძლიერე დამოკიდებულია იმ სამუშაოზე, რომელიც საჭიროა იმ მოლეკულების განადგურებისთვის, რომლებიც შეადგენენ შესასწავლ ნივთიერების 1 მოლს. ეს ფიზიკური რაოდენობა ცნობილია როგორც შემაკავშირებელი ენერგია. იონური ნაერთებისთვის, მისი მნიშვნელობები მერყეობს რამდენიმე ათეულიდან ასობით კჯ/მოლამდე.

იონის ფორმირება

ატომი, რომელიც თმობს ელექტრონებს ქიმიური ურთიერთქმედების დროს, იქცევა კატიონად (+). მიმღები ნაწილაკი არის ანიონი (-). იმის გასარკვევად, თუ როგორ მოიქცევიან ატომები, გამოჩნდებიან თუ არა იონები, აუცილებელია დადგინდეს განსხვავება მათ EC-ს შორის. ასეთი გამოთვლების განხორციელების უმარტივესი გზაა ორი ელემენტის ნაერთი, მაგალითად, ნატრიუმის ქლორიდი.

ნატრიუმს აქვს მხოლოდ 11 ელექტრონი, გარე შრის კონფიგურაცია არის 3s 1. მის დასასრულებლად, ატომისთვის უფრო ადვილია 1 ელექტრონის დათმობა, ვიდრე 7-ის მიმაგრება. ქლორის ვალენტური შრის სტრუქტურა აღწერილია ფორმულით 3s 2 3p 5. საერთო ჯამში, ატომს აქვს 17 ელექტრონი, 7 გარე. ერთი აკლია ოქტეტის და სტაბილური სტრუქტურის მისაღწევად. ქიმიური თვისებები მხარს უჭერს ვარაუდს, რომ ნატრიუმის ატომი გასცემს და ქლორი იღებს ელექტრონებს. არსებობს იონები: დადებითი (ნატრიუმის კატიონი) და უარყოფითი (ქლორის ანიონი).

იონური ბმა

ელექტრონის დაკარგვისას ნატრიუმი იძენს დადებით მუხტს და ინერტული აირის ნეონის ატომის სტაბილურ გარსს (1s 2 2s 2 2p 6). ქლორი, ნატრიუმთან ურთიერთქმედების შედეგად, იღებს დამატებით უარყოფით მუხტს, ხოლო იონი იმეორებს კეთილშობილი გაზის არგონის ატომური გარსის სტრუქტურას (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6). შეძენილ ელექტრულ მუხტს იონის მუხტი ეწოდება. მაგალითად, Na +, Ca 2+, Cl-, F-. იონები შეიძლება შეიცავდეს რამდენიმე ელემენტის ატომს: NH 4 + , SO 4 2- . ასეთი რთული იონების შიგნით ნაწილაკები დაკავშირებულია დონორ-მიმღები ან კოვალენტური მექანიზმით. ელექტროსტატიკური მიზიდულობა ხდება საპირისპიროდ დამუხტულ ნაწილაკებს შორის. მისი მნიშვნელობა იონური ბმის შემთხვევაში მუხტების პროპორციულია და ატომებს შორის მანძილის მატებასთან ერთად სუსტდება. იონური ბმის დამახასიათებელი ნიშნები:

• ძლიერი ლითონები რეაგირებენ აქტიურ არამეტალურ ელემენტებთან;
• ელექტრონები გადადიან ერთი ატომიდან მეორეში;
• მიღებულ იონებს აქვთ გარე გარსების სტაბილური კონფიგურაცია;
• საპირისპიროდ დამუხტულ ნაწილაკებს შორის არის ელექტროსტატიკური მიზიდულობა.

იონური ნაერთების კრისტალური ბადეები

ქიმიურ რეაქციებში პერიოდული სისტემის 1-ლი, მე-2 და მე-3 ჯგუფის ლითონები ჩვეულებრივ კარგავენ ელექტრონებს. წარმოიქმნება ერთი, ორი და სამი დამუხტული დადებითი იონები. მე-6 და მე-7 ჯგუფის არამეტალები ჩვეულებრივ ამატებენ ელექტრონებს (გამონაკლისია ფტორთან რეაქციები). არსებობს ერთჯერადი და ორმაგად დამუხტული უარყოფითი იონები. ამ პროცესების ენერგეტიკული ხარჯები, როგორც წესი, ანაზღაურდება ნივთიერების კრისტალის შექმნისას. იონური ნაერთები ჩვეულებრივ მყარ მდგომარეობაშია, ქმნიან სტრუქტურებს, რომლებიც შედგება საპირისპიროდ დამუხტული კატიონებისა და ანიონებისგან. ეს ნაწილაკები იზიდავს და ქმნიან გიგანტურ კრისტალურ გისოსებს, რომლებშიც დადებითი იონები გარშემორტყმულია უარყოფითი ნაწილაკებით (და პირიქით). ნივთიერების მთლიანი მუხტი ნულის ტოლია, რადგან პროტონების მთლიანი რაოდენობა დაბალანსებულია ყველა ატომის ელექტრონების რაოდენობით.

იონური ბმის მქონე ნივთიერებების თვისებები

იონური კრისტალური ნივთიერებები ხასიათდება მაღალი დუღილისა და დნობის წერტილებით. როგორც წესი, ეს ნაერთები სითბოს მდგრადია. შემდეგი მახასიათებელი შეიძლება აღმოჩნდეს, როდესაც ასეთი ნივთიერებები იხსნება პოლარულ გამხსნელში (წყალში). კრისტალები ადვილად ნადგურდება და იონები გადადიან ხსნარში, რომელსაც აქვს ელექტროგამტარობა. იონური ნაერთები ასევე განადგურებულია დნობისას. ჩნდება თავისუფალი დამუხტული ნაწილაკები, რაც იმას ნიშნავს, რომ დნება ელექტრო დენს ატარებს. იონური ბმის მქონე ნივთიერებები არის ელექტროლიტები - მეორე ტიპის გამტარები.

იონური ნაერთების ჯგუფს მიეკუთვნება ტუტე და მიწის ტუტე ლითონების ოქსიდები და ჰალოიდები. თითქმის ყველა მათგანი ფართოდ გამოიყენება მეცნიერებაში, ტექნოლოგიაში, ქიმიურ წარმოებაში, მეტალურგიაში.

სტრუქტურული ქიმია
ქიმიური ბმა:	არომატულობა | კოვალენტური ბმა | იონური ბმა| ლითონის შეერთება | წყალბადის ბმა | დონორ-აქცეპტორის ბონდი | ტავტომერიზმი
სტრუქტურის ჩვენება:	ფუნქციური ჯგუფი | სტრუქტურული ფორმულა | ქიმიური ფორმულა | ლიგანდი
ელექტრონული თვისებები:	ელექტრონეგატიურობა | ელექტრონის აფინურობა | იონიზაციის ენერგია | დიპოლი | ოქტეტის წესი
სტერეოქიმია:	ასიმეტრიული ატომი | იზომერიზმი | კონფიგურაცია | ქირალიზმი | კონფორმაცია

ფონდი ვიკიმედია. 2010 წ.

ნახეთ, რა არის „იონური ქიმიური ბმა“ სხვა ლექსიკონებში:

ატომებს შორის კავშირი მოლეკულაში ან მოლში. კავშირი, რომელიც წარმოიქმნება ან ელექტრონის ერთი ატომიდან მეორეში გადატანის, ან ატომების წყვილის (ან ჯგუფის) მიერ ელექტრონების სოციალიზაციის შედეგად. X.-მდე მიმავალი ძალები არის კულონი, მაგრამ X. ს. აღწერეთ შიგნით... ფიზიკური ენციკლოპედია

ქიმიური ბმა- ატომების ურთიერთქმედება, რომლის დროსაც ელექტრონები, რომლებიც მიეკუთვნებიან ორ სხვადასხვა ატომს (ჯგუფს) ხდება საერთო (სოციალიზებული) ორივე ატომისთვის (ჯგუფისთვის), რაც იწვევს მათ შერწყმას მოლეკულებად და კრისტალებად. არსებობს X-ის ორი ძირითადი ტიპი: იონური ... ... დიდი პოლიტექნიკური ენციკლოპედია

ქიმიური ბმა მექანიზმი, რომლითაც ატომები ერწყმის მოლეკულებს. არსებობს რამდენიმე სახის ასეთი ბმა, რომელიც ეფუძნება ან საპირისპირო მუხტების მიზიდულობას, ან ელექტრონების გაცვლის გზით სტაბილური კონფიგურაციების ფორმირებას. სამეცნიერო და ტექნიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ქიმიური ბმა- ქიმიური ბმა, ატომების ურთიერთქმედება, რაც იწვევს მათ კავშირს მოლეკულებსა და კრისტალებში. ქიმიური ბმის წარმოქმნის დროს მოქმედი ძალები ძირითადად ელექტრული ხასიათისაა. ქიმიური ბმის ფორმირებას თან ახლავს გადაწყობა ... ... ილუსტრირებული ენციკლოპედიური ლექსიკონი

- ... ვიკიპედია

ატომების ურთიერთმიზიდულობა, რაც იწვევს მოლეკულების და კრისტალების წარმოქმნას. ჩვეულებრივად უნდა ითქვას, რომ მოლეკულაში ან კრისტალში მეზობელ ატომებს შორის არის ჩ. ატომის ვალენტობა (რომელიც უფრო დეტალურად განიხილება ქვემოთ) მიუთითებს ობლიგაციების რაოდენობაზე ... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

ქიმიური ბმა- ატომების ურთიერთმიზიდულობა, რაც იწვევს მოლეკულების და კრისტალების წარმოქმნას. ატომის ვალენტობა გვიჩვენებს მოცემული ატომის მიერ წარმოქმნილი ბმების რაოდენობას მეზობელებთან. ტერმინი "ქიმიური სტრუქტურა" შემოიღო აკადემიკოსმა A. M. Butlerov-ში ... ... მეტალურგიის ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ატომების ურთიერთქმედება, რომელიც განსაზღვრავს მათ კავშირს მოლეკულებთან და კრისტალებთან. ეს ურთიერთქმედება იწვევს შედეგად მიღებული მოლეკულის ან კრისტალის მთლიანი ენერგიის შემცირებას არაურთიერთმა ატომების ენერგიასთან შედარებით და დაფუძნებულია ... ... დიდი ენციკლოპედიური პოლიტექნიკური ლექსიკონი

კოვალენტური ბმა მეთანის მოლეკულის მაგალითზე: სრული გარე ენერგიის დონე წყალბადისთვის (H) 2 ელექტრონი და ნახშირბადისთვის (C) 8 ელექტრონი. კოვალენტური ბმა, რომელიც წარმოიქმნება მიმართული ვალენტური ელექტრონული ღრუბლების მიერ. ნეიტრალური ... ... ვიკიპედია

ქიმიური კავშირი არის ატომების ურთიერთქმედების ფენომენი, ელექტრონის ღრუბლების, ნაწილაკების შებოჭვის გადახურვის გამო, რასაც თან ახლავს სისტემის მთლიანი ენერგიის შემცირება. ტერმინი "ქიმიური სტრუქტურა" პირველად შემოიღო A.M. Butlerov 1861 წელს ... ... ვიკიპედიაში.

იონური ბმა- საპირისპიროდ დამუხტული იონების ურთიერთ ელექტროსტატიკური მიზიდვის შედეგად წარმოქმნილი ქიმიური ბმა, რომელშიც სტაბილური მდგომარეობა მიიღწევა მთლიანი ელექტრონის სიმკვრივის სრული გადასვლით უფრო ელექტროუარყოფითი ელემენტის ატომზე.

წმინდა იონური ბმა არის კოვალენტური ბმის შემზღუდველი შემთხვევა.

პრაქტიკაში, ბმის მეშვეობით ელექტრონების სრული გადასვლა ერთი ატომიდან მეორე ატომზე არ ხდება, რადგან თითოეულ ელემენტს აქვს მეტი ან ნაკლები (მაგრამ არა ნული) EO და ნებისმიერი ქიმიური ბმა გარკვეულწილად კოვალენტური იქნება.

ასეთი კავშირი წარმოიქმნება ატომების ER-ში დიდი სხვაობის შემთხვევაში, მაგალითად, კატიონებს შორის. ს- პერიოდული სისტემის პირველი და მეორე ჯგუფის ლითონები და VIA და VIIA ჯგუფების არალითონების ანიონები (LiF, NaCl, CsF და სხვ.).

კოვალენტური კავშირისგან განსხვავებით, იონურ კავშირს არ აქვს მიმართულება . ეს აიხსნება იმით, რომ იონის ელექტრულ ველს აქვს სფერული სიმეტრია, ე.ი. მცირდება მანძილით იგივე კანონის მიხედვით ნებისმიერი მიმართულებით. ამრიგად, იონებს შორის ურთიერთქმედება დამოუკიდებელია მიმართულებისგან.

საპირისპირო ნიშნის ორი იონის ურთიერთქმედებამ არ შეიძლება გამოიწვიოს მათი ძალის ველების სრული ურთიერთკომპენსაცია. ამის გამო ისინი ინარჩუნებენ საპირისპირო ნიშნის იონების სხვა მიმართულებით მოზიდვის უნარს. ამიტომ, კოვალენტური კავშირისგან განსხვავებით, იონურ ბმას ასევე ახასიათებს უჯერობა .

იონური ბმის ორიენტაციისა და გაჯერების ნაკლებობა იწვევს იონური მოლეკულების ასოცირების ტენდენციას. მყარ მდგომარეობაში მყოფ ყველა იონურ ნაერთს აქვს იონური კრისტალური ბადე, რომელშიც თითოეული იონი გარშემორტყმულია საპირისპირო ნიშნის რამდენიმე იონით. ამ შემთხვევაში მოცემული იონის ყველა ბმა მეზობელ იონებთან ექვივალენტურია.

ლითონის კავშირი

ლითონებს ახასიათებთ მთელი რიგი განსაკუთრებული თვისებები: ელექტრული და თბოგამტარობა, დამახასიათებელი მეტალის ბზინვარება, ელასტიურობა, მაღალი გამტარიანობა და მაღალი სიმტკიცე. ლითონების ეს სპეციფიკური თვისებები აიხსნება სპეციალური ტიპის ქიმიური ბმით, რომელსაც ე.წ მეტალიკი .

მეტალის ბმა არის ატომების დელოკალიზებული ორბიტალების გადახურვის შედეგი, რომლებიც უახლოვდებიან ერთმანეთს ლითონის კრისტალურ ბადეში.

მეტალების უმეტესობას აქვს ვაკანტური ორბიტალების მნიშვნელოვანი რაოდენობა და ელექტრონების მცირე რაოდენობა გარე ელექტრონულ დონეზე.

ამიტომ, ენერგიულად უფრო ხელსაყრელია, რომ ელექტრონები არ იყოს ლოკალიზებული, არამედ მიეკუთვნებოდეს ლითონის მთელ ატომს. ლითონის გისოსებზე არის დადებითად დამუხტული იონები, რომლებიც ჩაეფლო მეტალზე განაწილებულ ელექტრონულ „აირში“:

მე ↔ მე n + + n .

დადებითად დამუხტულ ლითონის იონებს (Me n +) და არალოკალიზებულ ელექტრონებს (n) შორის არის ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედება, რომელიც უზრუნველყოფს ნივთიერების სტაბილურობას. ამ ურთიერთქმედების ენერგია შუალედურია კოვალენტური და მოლეკულური კრისტალების ენერგიებს შორის. მაშასადამე, ელემენტები წმინდა მეტალის კავშირით ( ს- და გვ-ელემენტები) ხასიათდება შედარებით მაღალი დნობის წერტილებით და სიხისტე.

ელექტრონების არსებობა, რომლებსაც შეუძლიათ თავისუფლად გადაადგილდნენ ბროლის მოცულობის გარშემო და უზრუნველყონ ლითონის სპეციფიკური თვისებები

წყალბადის ბმა

წყალბადის ბმა – ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების განსაკუთრებული ტიპი. წყალბადის ატომები, რომლებიც კოვალენტურად არის დაკავშირებული ელემენტის ატომთან, რომელსაც აქვს მაღალი ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობა (ყველაზე ხშირად F, O, N, მაგრამ ასევე Cl, S და C) ატარებენ შედარებით მაღალ ეფექტურ მუხტს. შედეგად, წყალბადის ასეთ ატომებს შეუძლიათ ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედება ამ ელემენტების ატომებთან.

ამრიგად, ერთი წყლის მოლეკულის H d + ატომი ორიენტირებულია და შესაბამისად ურთიერთქმედებს (როგორც სამი წერტილით არის ნაჩვენები) O d ატომთან - წყლის სხვა მოლეკულასთან:

ელექტროუარყოფითი ელემენტების ორ ატომს შორის მდებარე H ატომის მიერ წარმოქმნილ კავშირებს წყალბადის ბმები ეწოდება:

d- d+ d-

A − H × × × B

წყალბადის ბმის ენერგია გაცილებით ნაკლებია ვიდრე ჩვეულებრივი კოვალენტური ბმის ენერგია (150–400 კჯ/მოლი), მაგრამ ეს ენერგია საკმარისია იმისათვის, რომ გამოიწვიოს შესაბამისი ნაერთების მოლეკულების აგრეგაცია თხევად მდგომარეობაში, მაგალითად, თხევადი წყალბადის ფტორი HF (ნახ. 2.14). ფტორის ნაერთებისთვის ის აღწევს დაახლოებით 40 კჯ/მოლ.

ბრინჯი. 2.14. HF მოლეკულების აგრეგაცია წყალბადის ბმების გამო

წყალბადის ბმის სიგრძე ასევე ნაკლებია კოვალენტური ბმის სიგრძეზე. ასე რომ, პოლიმერში (HF) n-ში F−H ბმის სიგრძეა 0,092 ნმ, ხოლო F∙∙∙H ბმა არის 0,14 ნმ. წყლისთვის O−H ბმის სიგრძეა 0,096 ნმ, ხოლო O∙∙∙H ბმის სიგრძეა 0,177 ნმ.

მოლეკულური წყალბადის ბმების წარმოქმნა იწვევს ნივთიერებების თვისებების მნიშვნელოვან ცვლილებას: სიბლანტის, დიელექტრიკული მუდმივის, დუღილისა და დნობის წერტილების მატებას.