Ионная связь. Лекция №5. Ионная связь. Строение частиц с различными типами связей.

Лекция №5. Ионная связь. Строение частиц с различными типами связей.

Цель: Сформировать понятие о ионной связи. Рассмотреть частицы с различными типами связей.

При взаимодействии двух атомов, обладающих весьма различными электроотрицательностями, общая пара электронов может быть практически полностью смещена к атому с большей электроотрицательностью. В результате образуются две заряженные частицы – два иона, между которыми действуют силы электростатического притяжения.
Связь, которая осуществляется в результате образования и электростатического взаимодействия противоположно заряженных ионов, называется ионной.
Например, ионная связь возникает между цезием и фтором, разница ЭО у которых составляет более трёх единиц. К типичным соединениям с ионной связью относятся галогениды щелочных металлов, например CsF, CsCl, NaCl.
Ионная связь характеризуется:

·
ненаправленностью, так как электрическое поле иона имеет сферический характер и равноценно во всех направлениях;

·
ненасыщаемостью, поскольку при взаимодействии ионов не происходит полной взаимной компенсации их силовых полей (рис. 3.16) и ионы сохраняют способность электростатически взаимодействовать с другими ионами.

Из-за отсутствия у ионной связи направленности и насыщаемости каждый ион окружен ионами противоположного знака, число которых определяется размерами и силой отталкивания одноименно заряженных ионов. Поэтому соединения с ионной связью представляют собой кристаллические вещества. Весь кристалл можно рассматривать как единую гигантскую молекулу, состоящую из очень большого числа ионов. Лишь при высоких температурах, когда вещество переходит в газообразное состояние, ионные соединения могут существовать в виде неассоциированных молекул.

Теория ионной связи разработана в 1916 г. немецким ученым В. Косселем. Согласно этой теории, устойчивой конфигурацией является оболочка инертного газа s²p⁶. Все атомы, участвующие в химическом взаимодействии, стремятся приобрести устойчивую оболочку инертного газа. При этом атомы металлов отдают свои валентные электроны, приобретая оболочку предыдущего инертного газа и положительный заряд. Атомы неметаллов принимают электроны, приобретая оболочку последующего инертного газа и отрицательный заряд. Например:
К 3s²3p⁶4s¹ – 1eˉ K⁺ 3s²3p⁶;

F 2s²2p⁵ + 1eˉ F 2s²2p⁶.

Полного перехода электрона от одного атома к другому в действительности не происходит даже в типичных ионных соединениях – галогенидах щелочных металлов. Например, в кристалле NaCl эффективный отрицательный заряд атома хлора составляет лишь 0,94 заряда электрона; таким же по абсолютной величине положительным зарядом обладает и атом натрия. Нельзя провести точную границу между ионной связью и ковалентной полярной связью, можно оценивать только степень ионности связи, которая) вdколичественно характеризуется эффективными зарядами атомов (молекуле. Можно сказать, что ионная связь является предельным случаем ковалентной полярной связи, для которой эффективный заряд атомов по абсолютной величине близок к единице. Принято считать связь ионной, если разность электроотрицательностей атомов (DЭО) больше 1,9 или >½d½0,5. Таким образом, природа химической связи едина и существующее различие между видами связей имеет количественный характер.
Свойства ионов:

1. Ионы обладают поляризующим действием – способностью деформировать, смещать электронную оболочку соседнего иона. В большей степени этим свойством обладают катионы. Поляризующее действие зависит, во-первых, от заряда и радиуса иона: чем больше заряд и меньше радиус иона, тем сильнее его поляризующее действие. Например:

а) Pb⁰ Pb²⁺ Pb⁴⁺

r,Å 1,74 1,32 0,84
-------------------------------------->
поляризующее действие усиливается;

б) Li⁺ Na+ K⁺ Rb⁺ Cs⁺
---------------------------------------------------------->
радиус ионов увеличивается, поляризующее действие уменьшается.
Во-вторых, чем больше электронов имеет катион металла на внешнем энергетическом уровне, тем больше его поляризующее действие. Например, в ряду: Ca²⁺ (8eˉ)¹, Fe²⁺ (14eˉ), Zn²⁺ (18eˉ) поляризующее действие ионов усиливается.

2. Поляризуемость – это способность иона деформироваться под действием электрического поля соседнего иона. У ионов с одинаковым зарядом и одинаковым строением внешней электронной оболочки поляризуемость возрастает с увеличением размеров ионов. Например:

а) Li⁺ Na+ K⁺ Rb⁺ Cs⁺
---------------------------------------------------------->
радиус ионов увеличивается, поляризуемость возрастает;
б) F^- Cl^- Br^- I^-
---------------------------------------------------------->
радиус ионов увеличивается, поляризуемость возрастает.
Легче поляризуются отрицательно заряженные ионы (анионы). Их размеры по сравнению с атомами возрастают, отталкивание между электронами увеличивается и поляризуемость возрастает. В первом приближении можно считать, что деформации подвергается только внешняя электронная оболочка иона.

Дата добавления: 2014-01-03