Вместе с экспертом разбираемся, что такое ионная связь, как она образуется и какими свойствами обладает
В химии вещества постоянно взаимодействуют друг с другом, образуя различные виды связи. В том числе ковалентную, металлическую, водородную или ионную. Вместе с учителем химии разбираемся, что из себя представляет последняя и почему она сильно отличается от остальных.
Ионная связь – это химическая связь, осуществляемая за счет сил электростатического притяжения. Она возникает между ионами. Последние, в свою очередь, являются электрически заряженными частицами, образующимися в результате присоединения или утраты электронов атомами или группами атомов.
Где встречается | Чаще всего ионная связь образуется между металлами и неметаллами |
Ненасыщаемость | Ненасыщаемость – одна из основных характеристик любой ионной связи. Описывается это качество достаточно просто: ион определенного знака может притягивать к себе переменное число ионов другого знака. |
Ненаправленность | Второй характерный признак ионных связей. Важно запомнить: ион может притягивать к себе другие ионы с противоположным знаком в любом направлении |
Для начала разберемся, как именно образуется ионная связь. Она возникает между разноименными ионами, каждый из которых имеет электростатическое напряжение. Проще говоря, ионная связь является предельным случаем ковалентной связи. Но только в случаях, когда разность электроотрицательности двух атомов настолько велика, что заряды полностью разделяются.
Обратимся к формулам. Схема образования ионной связи выглядит так:
Точка возле натрия обозначает тот единственный заряд, который он «отдает». Благодаря этому количество зарядов у хлора увеличивается с семи до восьми и становится кратным.
Приведем несколько примеров образования ионной связи. Начнем с взаимодействия кальция и фтора. В таком случае пример получится наиболее ярким и понятным:
Ca0 (атом) — 2e = Ca2+ (ион)
Проще говоря, кальцию легче потерять два электрона, чем взять себе те, которых недостает.
Со фтором ситуация другая. Этому элементу проще принять один электрон, чем отдать семь собственных:
F0 (атом) + 1е = F- (ион)
Затем нужно будет найти наименьшее общее кратное между зарядами тех ионов, которые образуются. В данном случае оно равно 2. В конце останется только определить число атомов фтора, которые смогут принять два электрона от атомов кальция. В итоге получится 2, 4.
После всех вычислений останется только составить формулу ионной химической связи кальция и фтора. Она будет выглядеть так:
Ca0+2F0 →Ca2+F−2.
Еще одним ярким примером ионной связи может быть взаимодействие натрия и кислорода. В данном случае:
Na0 (атом) — 1e = Na+ (ион)
При этом стоит помнить, что натрий способен легко отдавать один электрон. Из таблицы Менделеева мы знаем: этот элемент находится в главной подгруппе первой группы. Теперь к кислороду.
O0 (атом) + 2e = O2– (ион)
Кислород, в свою очередь, находится в главной подгруппе шестой группы. Можно сделать вывод, что ему проще «получить» два электрона, чем отдать шесть.
Теперь выполним те же действия, что в первом примере. Найдем наименьшее общее кратное между зарядами двух образующихся ионов. В данном случае оно равно двум.
Останется только определить, какое число атомов натрия отдадут два электрона атому кислорода. В итоге, получится 2, 4.
Все вычисления выполнены, поэтому можно смело писать формулу ионной химической связи натрия и кислорода. Она будет выглядеть следующим образом:
2Na0 +O0 →Na+2O2−
Чаще всего ионная связь возникает между типичными металлами и типичными неметаллами. Отличным примером здесь будет фторид натрия (NaF) или хлорид кальция (CaCl2). Существуют и другие вещества с ионной связью. В том числе фторид магния (MgF2), сульфид лития (Li2S), оксид бария (BaO), а также иодид рубидия (RbI).
При этом нужно запомнить, что ионные связи имеют еще и все соли. Как, например, сульфат кальция (CaSO4) или ортофосфорная кислота (Na3PO4). Здесь подсказкой станет таблица растворимости.
Ион аммония также не будет исключением. Катион аммония образует ионные связи, если «сталкивается» с различными анионами. Отличным примером будут следующие соединения:
NH4I, NH4NO3, (NH4)2SO4.
При образовании ионной связи в атомах молекулы возникает сильное притяжение, из-за чего вещества получаются твердыми. Кроме того, они приобретают еще одно свойство – нелетучесть. При этом разрушить вещества с ионной связью с помощью тепла крайне сложно. Как следствие, температура кипения или плавления у них очень высокая.
Однако стоит запомнить, что сами ионы в такой связи имеют крайне небольшой радиус взаимодействия. Из-за этого вещества получаются хрупкими.
Теперь тезисно перечислим основные свойства веществ с ионной связью:
Ионная связь значительно отличается от ковалентной. Причем сразу по нескольким критериям, первый из которых – метод возникновения. Ионная связь появляется исключительно между атомами, электроотрицательность которых сильно отличается. В случае с ковалентной связью все по-другому. Она возникает только между теми атомами, электроотрицательность которых либо полностью, либо почти одинаковая.
Однако куда более весомыми отличиями считаются кратность, направленность и насыщенность. Эти свойства характерны только для ионной связи. Ковалентная их попросту не имеет.
Немного потренируемся и решим несколько упражнений на тему «Ионная связь». Возьмем задачи, которые можно встретить практически в любом учебнике химии.
Задача 1
Выберите пары элементов, которые способны образовать ионную химическую связь.
Задача 2
Выберите соединения с ионной химической связью.
Теперь проверим себя.
Задача 1
Вид связи между двумя элементами определяется их электроотрицательностью. Точнее, разницей между электроотрицательностью первого и второго вещества. Например, если электроотрицательность одинаковая, то связь будет ковалентной. Если разница небольшая, до 1,7, то связь ковалентная полярная. Если же отличие больше этого показателя – связь ионная.
Для выполнения этого задания можно воспользоваться специальной таблицей электроотрицательности веществ. По ней можно сделать следующие выводы:
Ответ: 3, 4, 6.
Задача 2
Определить ионную связь в соединении можно по составу структурных единиц. В него, как правило, входят атомы типичного металла и атомы неметалла. Первые можно легко заметить в формуле гипохлорита кальция а – Ca(ClO2)2.
Еще одним явным признаком ионной связи считается наличие катиона аммония – NH4+. В этой задаче его можно отыскать в формуле NH4Cl – хлорида аммония.
Ответ: 1 и 3.
Отвечает Арсений Никитин, учитель химии школы-клуба «Династия»: