Ионная связь 

Вместе с экспертом разбираемся, что такое ионная связь, как она образуется и какими свойствами обладает

Ионная связь. Фото: shutterstock.com
Арсений Никитин  Учитель химии школы-клуба «Династия» Данил Лихачев Автор КП

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.

Что такое ионная связь в химии

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.

Полезная информация об ионной связи

Где встречаетсяЧаще всего ионная связь образуется между металлами и неметаллами
НенасыщаемостьНенасыщаемость – одна из основных характеристик любой ионной связи. Описывается это качество достаточно просто: ион определенного знака может притягивать к себе переменное число ионов другого знака.
НенаправленностьВторой характерный признак ионных связей. Важно запомнить: ион может притягивать к себе другие ионы с противоположным знаком в любом направлении

Образование ионной связи

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.

Взаимодействие кальция и фтора

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. 

Формула

После всех вычислений останется только составить формулу ионной химической связи кальция и фтора. Она будет выглядеть так:

Ca0+2F0 →Ca2+F−2.

Взаимодействие натрия и кислорода

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.

Формула

Все вычисления выполнены, поэтому можно смело писать формулу ионной химической связи натрия и кислорода. Она будет выглядеть следующим образом:

2Na0 +O0 →Na+2O2

Примеры веществ с ионной связью

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.

это интересно
Строение атома
Рассмотрим современные научные представления о строении атомов
Подробнее

Свойства веществ с ионной связью

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:

  • твердые;
  • хрупкие;
  • нелетучие;
  • тугоплавкие;
  • растворимые в воде.

Отличие ионной связи от ковалентной

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.

Задачи на тему «Ионная связь»

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.

  • N и H;
  • N и O;
  • Fe и Cl;
  • Na и Br;
  • P и H;
  • Ba и O.

Задача 2

Выберите соединения с ионной химической связью.

  • NH₃
  • Ca(ClO2)2
  • NH4Cl
  • HBr
  • Cl2O7
  • HClO3

Ответы к задачам

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:  

  • N и H – полярная связь;
  • N и O – ковалентная полярная связь;
  • Fe и Cl ионная связь;
  • Na и Br ионная связь;
  • P и H – ковалентная полярная связь;
  • Ba и O – ионная связь.

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.  

Популярные вопросы и ответы

Отвечает Арсений Никитин, учитель химии школы-клуба «Династия»:

Какими атомами образуется ионная связь?

Ионная связь может возникать между атомами, которые сильно отличаются по электроотрицательности. Например, между атомами металлов и неметаллов (Na+Cl-, К2+О-). Положительно заряженный ион будет называться катионом, а отрицательно заряженный – анионом.

Почему ионную связь изучают в 8-11 классах?

Ионную связь изучают, начиная с 8 класса, так как она широко представлена в неорганической химии. Знания в области этой темы позволяют правильно составлять электронные схемы образования химических соединений с ионным типом связей, находить верное количество электронов в ионах, на основе анализа состава химического соединения отличать ионную связь от других типов связей.

В каких заданиях ЕГЭ и ОГЭ понадобится знание темы «Ионная связь»?

В ЕГЭ вопросы, касающиеся этой темы, можно встретить сразу несколько раз. Например, в задании №4 ЕГЭ вопрос напрямую касается типов химической связи. Дан ряд веществ и необходимо выбрать определенные, с той или иной связью. В задании №14 один из проверяемых элементов – свободнорадикальный и ионный механизмы реакции. Кроме того, вопросы на тему ионных связей встречаются в заданиях № 5, 12, 13, 21, 23.

В ОГЭ упражнения на эту тему также попадаются. Например, в 4-м задании требуется уметь определять степень окисления химических элементов, валентность и заряд иона. А в 20-м задании (2 часть) необходимо составлять молекулярные, а также ионные уравнения реакции. Помимо этого, знание темы ионных связей понадобится в номерах 3, 19, 22, 24, 29,30, 34.
КП
Реклама О проекте