Meilleure réponse
La liaison ionique est le transfert complet délectron (s) de valence entre les atomes. Cest un type de liaison chimique qui génère deux ions de charge opposée. Dans les liaisons ioniques, le métal perd des électrons pour devenir un cation chargé positivement, alors que le non-métal accepte ces électrons pour devenir un anion chargé négativement.
Propriétés de la liaison ionique:
~ Liaison ionique résulte la formation de solides ioniques cristallins qui sont composés dions.
~ Les solides ioniques ont des points de fusion et débullition élevés.
~ Les composés ioniques sont de bons conducteurs délectricité lorsquils sont fondus ou dans leurs solutions en raison de la présence dions.
~ Ils sont solubles dans leau ou dans un autre solvant polaire mais insolubles dans un solvant non polaire.
~ Les liaisons ioniques sont de nature polaire.
~ Des liaisons ioniques se forment entre les métaux et les non-métaux comme NaCl, KBr etc.
~ Contrairement aux composés covalents, les composés ioniques existent à létat solide.
Réponse
Une liaison ionique est définie comme étant une liaison suffisamment déséquilibrée pour quun ensemble datomes ait tous les électrons qui leur sont donnés par un autre ensemble datomes. Cependant, il n’existe pas de liaison purement ionique! Même les cristaux constitués d’ions ont un caractère covalent partiel dans les liaisons ou interactions entre les atomes constituant les cristaux . Traditionnellement, une liaison ionique apparaît lorsque la différence entre lélectronégativité des atomes en interaction est supérieure à 1,7 Paulings. Les liaisons covalentes contenant des atomes dont les électronégativités diffèrent de 1,0 Paulings sont considérées comme être des liaisons covalentes polaires. Ainsi, les liaisons ioniques peuvent avoir et ont effectivement un caractère covalent polaire partiel. Dans les liaisons entre atomes avec peu ou pas de différence délectronégativité, la liaison est considérée comme covalente mais non polaire.
De nombreux facteurs peuvent modifier le caractère de liaison ionique dune liaison. Le fait de rapprocher les atomes peut augmenter le caractère de la liaison covalente et modifier lhybridation des orbitales utilisées pour former cette liaison. Placer les atomes plus loin les séparera en ions distincts ou des fragments, avec un caractère de liaison covalente considérablement réduit. Lenvironnement autour dun atome peut également affecter les propriétés de liaison des atomes qui lui sont attachés. Les atomes dissous dans les solvants interagissent avec les molécules de solvant, et auront un caractère de liaison différent de ceux à létat gazeux ou plasma.
La densité électronique est un courant moyen de reconnaître les liaisons ioniques possibles, car les liaisons ioniques ont tendance à être omnidirectionnelles (ce qui les rend idéales pour les structures cristallines) et à avoir une apparence sphérique. Lorsque nous déterminons la densité électronique via la chimie informatique ou la cristallographie aux rayons X, nous recherchons à une concentration spécifique délectrons entourant les atomes ou la molécule. Cest ce quon appelle une isosurface, avec la quantité délectrons une isovaleur. Les isovaleurs sont définies avec lunité étant des électrons par angströms cubiques. La modification de lisovaleur nous donnera des surfaces qui semblent différentes pour le même système. Les isovaleurs inférieures représentent de faibles concentrations délectrons et ont tendance à être plus éloignées des atomes, tandis que les isovaleurs élevées décrivent des concentrations élevées délectrons, étant proches des atomes. Si nous devions utiliser de faibles isovaleurs sur certaines molécules, cristaux et systèmes, ils ressembleront à des systèmes de liaisons covalentes, même sils contiennent des atomes avec de grandes différences délectronégativité. Pour illustrer ce point, nous prenons GeF4, qui contient du germanium et du fluor. Dans léchelle de Pauling délectronégativité, Ge a une valeur de 2,01 Paulings, tandis que le fluor a 3,98 Paulings. Cela devrait nous donner une différence de 1,87 Paulings, assez pour créer des liaisons ioniques entre ces atomes.
GeF4 est une molécule tétraédrique avec des liaisons Ge-F mesurant 1,644 angströms de long. Cest lanalogue «ionique» du méthane, CH4, et on trouve quelques surprises quand on regarde sa densité électronique (calculée avec la théorie fonctionnelle de la densité au niveau de Becke-3-Lee-Yang-Parr), ci-dessous.
Voici à quoi ressemble sa densité délectrons, à une isvaleur de 0,08 électrons par angström cube. Il semble presque ionique, mais présente toujours un chevauchement significatif entre les atomes individuels. Nous obtenons également des apparences de liaisons covalentes polaires lorsque nous essayons des isovaleurs inférieures pour les calculs de densité électronique, ci-dessous .
Densité électronique moyenne, à 0,01 électrons par angströms cubique. Cela ressemble toujours à une molécule covalente polaire typique, beaucoup plus comme CF4 ou CCl4.
Faible densité électronique, à 0,002 électrons par angström cube. Notez que la diminution de lisovaleur délectrons par angström cube produit une plus grande surface. De telles surfaces donnent lapparence de liaisons covalentes, même dans les matériaux ioniques ou solides. Ainsi, GeF4 ne se comporte pas uniquement comme un composé ionique, car sa densité électronique ressemble beaucoup à celle des composés covalents polaires.
Le chlorure de sodium est une autre histoire quand on regarde sa densité électronique. Le sodium a une valeur délectronégativité de 0,93 Paulings, tandis que le chlore a une valeur de 3,16 Paulings. Cela nous donne une différence de 2,23 Paulings, plus que suffisante pour remplir le traditionnel définition de la liaison ionique. Nous pouvons facilement examiner la liaison dans ce composé en regardant une molécule de NaCl, représentant deux atomes sur des milliards ou plus dans un cristal de sel typique. La surface de densité délectrons isovaleurs élevée dune molécule de NaCl est ci-dessous.
Notez la forme sphérique de la densité électronique autour de ces deux atomes (Na est du côté droit, Cl est du côté gauche)? Cest une caractéristique importante de la liaison ionique! Les deux atomes sont distants de 2,372 angströms, ce qui leur donne un espacement suffisant pour développer une liaison ionique. Cependant, si on diminue lisovaleur utilisée pour obtenir la surface de densité électronique de la molécule de NaCl, on commence à avoir lapparence de la liaison covalente à mesure que la concentration délectrons diminue et on séloigne des atomes. Les surfaces disovaleurs moyenne et basse pour NaCl sont indiquées ci-dessous:
Densité électronique moyenne, présentant déjà des caractéristiques de liaison covalente polaire. Na est à gauche, et Cl est latome de droite ici.
Surface à faible densité délectrons, montrant plus une liaison covalente polaire que la liaison ionique que nous avons vue plus tôt. Il est possible que tous les matériaux ioniques aient une isovaleur particulière de densité électronique où la liaison ionique et la liaison covalente commencent à sestomper. Cette isvaleur produit des surfaces avec une densité électronique datomes séparés se touchant à peine, et elle est très sensible à la distance, au nombre datomes de coordination, aux effets environnementaux et même à la substitution isotopique.
Un autre problème avec la « liaison ionique pure » est que certaines liaisons purement homonucléaires peuvent en fait sembler ioniques! Ces liaisons sont constituées datomes identiques, sans différence délectronégativité pour polariser lun des les atomes. Le disodium, Na2, en est un exemple. Dans un plasma ou un gaz de sodium, des formes moléculaires de ce métal peuvent exister ou survivre, et il a une distance de 3,086 angströms entre les deux atomes de sodium. Si nous regardons la surface à haute densité électronique de cette molécule, nous trouvons une distribution sphérique autour des atomes!
Sans savoir quil sagit dune liaison homonucléaire, nous aurions deviné que cétait une liaison ionique. Lorsque nous diminuons lisovaleur de la densité électronique dans le disodium, nous constatons un flou du comportement des liaisons ioniques et covalentes, tout comme nous lavons fait avec les espèces moléculaires NaCl, ci-dessous.
Ici, les formes sphériques cèdent la place à une liaison plus covalente distribution délectrons. Nous voyons davantage la liaison covalente lorsque nous réduisons davantage la concentration délectrons sondés autour des atomes.
Ainsi, nous ne pouvons pas éliminer complètement la liaison covalente dans tout assemblage de les atomes. Il sera là, quelle que soit la façon dont les électrons vont être partagés entre les atomes. Les surfaces disovaleurs sont une preuve quil nexiste pas de liaisons ioniques pures. Une liaison ionique est toujours partiellement covalente. Cette découverte sapplique également aux liaisons coordonnées, comme celles entre le bore et lazote dans les complexes borane-amine. La molécule, BH3NH3, est un bon modèle pour examiner la liaison B-N, qui est traditionnellement considérée comme une liaison dative. Latome dazote donne deux électrons à latome de bore, et modifie les charges formelles parmi les atomes de bore et dazote. Lorsque nous examinons la densité électronique de ce complexe, nous constatons que la liaison BN est différente par rapport à les liaisons BH et NH, car la différence délectronégativité entre B (2,04 Paulings) et N (3,04 Paulings) est supérieure à celles de B contre H et N contre H. La liaison BN a une différence de 1 Pauling, donc cest considéré comme une liaison covalente polaire.
La liaison dative a rendu la liaison covalente polaire presque ionique dans cette surface disovaleurs élevée, mais la courte distance entre les atomes B et N (1,842 angströms) rend les distributions sphériques parfaites délectrons difficiles à obtenir. Des isovaleurs plus faibles nous donnent une meilleure vue de la liaison covalente polaire.
A cette isovaleur, nous ne pouvons pas distinguer facilement BH3NH3 à partir de léthane, C2H6, dont la surface de densité électronique est inférieure. Léthane a une liaison CC dune longueur de 1,512 angströms et nest pas considéré comme ayant de fortes liaisons polaires.
Tout bien considéré, il est important de comprendre que aucun type de liaison unique ne domine complètement. Une liaison peut être ionique, covalente, métallique et polaire à la fois!