Электрон, выйди вон! Ионная связь
Сегодня очередной выпуск “Химии для чайников”. И если с молекулярной связью, рассмотренной в прошлой беседе, все понятно, то сегодня разговор о принципиально другом виде связи в веществе. Не все так сложно, как кажется!
И что это за ион такой?
Мы уже знаем, что атом стремиться к совершенству и при первой возможности прикинуться благородным газом, то есть иметь заполненную внешнюю электронную оболочку, которая как раз свойственна инертным газам. Тем самым, которые расположились в самой правой колонке таблицы. Мы знаем, что на электронной оболочке аргона, неона, криптона и прочих всегда 8 электронов.
Погодите, в чем разница благородных и инертных газов? Они совсем не вступают в связи?
Раньше их называли инертными, считалось, что они не могут вступать в связи, то есть “инертны” в химическом смысле. Но наука не стоит на месте, технологии меняются и выяснилось, что это не совсем так. Сейчас для них подобрали более точный термин “благородные”. Это по принципу королевских и аристократических семей. Представители которых не женятся или не выходят замуж за кого попало. Но на примере внука британской королевы мы знаем, что возможны исключения. (смайлик)
Хорошо, так как образуется ион?
Как раз в момент заполнения электронной оболочки. Конечно, и тут присутствует двойственность, свойственная нашему миру. Ее называют “дуализм”. Вот металлам проще отдать электроны, а неметаллам притянуть чужие. Для примера. Калий имеет всего один электрон на оболочке. Ему проще его отдать, чем притянуть целых семь, его оболочка огромная и связи внутри атома слабы. А хлору не хватает всего одного электрона, ему проще притянуть, диаметр атома небольшой и связи очень сильны.
Но заряд ядра атома не меняется, как же полученные и отданные отрицательные частицы?
Конечно! Хлор получит один электрон и его заряд станет отрицательным, все верно! А калий отдаст, и его атом получит положительный заряд! Заряды разного знака притягиваются, эта связи прочно удержит полученное соединение. Значит калий станет положительным ионом К+, а хлор - отрицательным Cl-. Но само соединение останется по-прежнему нейтральным. Внутри него образуется ионная связь.
Очень похоже на ковалентную связь, но принцип другой.
Действительно сильно похоже, кроме того, нельзя провести четкую границу между этими видами связей. Где молекулярная связь, а где ионная. Ионная связь характерна для веществ, состоящих из типичных металлов и типичных неметаллов. Кстати, вещества, получаемые в результате разных типов связи сильно отличаются по своим характеристикам.
В чем же отличие?
В ковалентной связи всегда образуются молекулы, а при ионной только сами ионы. Молекулярные вещества имеют агрегатные состояния - твердое, жидкое, газообразное, а немолекулярные только твердое состояние. Состав молекулярных веществ всегда постоянен, а немолекулярных зависит способа получения.
И главное в том, что вещества с ионной связью не обладают молекулярным строением.
В обычном понимании нет. Они всегда твердые, а причина простая. Молекулы образуются за счет молекулярных связей, а в этом случае, при наличии разноименных зарядов, действует электростатические силы. Внутри вещества образуется ионная решетка, в узлах которой поочередно расположены положительно и отрицательно заряженные ионы. Вот поваренная соль - хлористый натрий (NaCl). Его кристаллическая решетка содержит всегда одинаковое количество натрия и хлора, что видно из его химической формулы. И если представить, что она имеет кубические формы, то каждый ион натрия окружен шестью ионами хлора, а ион хлора шестью ионами натрия. Это же не молекула уже, правда?
А что прочнее молекулярная или ионная связь?
Напомню, что нет четкой границы. Вообще считается, что ионная связь образуется внутри ковалентной при сильном смешении оболочек атомов к имеющему большую электроотрицательность. О прочности связи можно судить по нескольким примерам. Вещества с ионной решеткой всегда твердые, все жидкости и газы неионной природы. Кристаллы соли намного тверже кристаллов сахара, который является молекулярным веществом.
Это почти все, что нам нужно знать об ионах и ионном строении для того, чтобы понимать дальнейшие беседы. Если понятен общий принцип, но при рассмотрении следующих тем и примеров вопросов почти не останется.