Risposta migliore
Il legame ionico è il trasferimento completo di elettroni di valenza tra gli atomi. È un tipo di legame chimico che genera due ioni caricati in modo opposto. Nei legami ionici, il metallo perde elettroni per diventare un catione caricato positivamente, mentre il non metallo accetta quegli elettroni per diventare un anione caricato negativamente.
Proprietà del legame ionico:
~ Legame ionico risulta la formazione di solidi ionici cristallini composti da ioni.
~ I solidi ionici hanno punti di fusione e ebollizione elevati.
~ I composti ionici sono un buon conduttore di elettricità quando fusi o nelle loro soluzioni a causa della presenza di ioni.
~ Sono solubili in acqua o altro solvente polare ma insolubili in solvente non polare.
~ I legami ionici sono di natura polare.
~ I legami ionici si formano tra metalli e non metalli come NaCl, KBr ecc.
~ A differenza dei composti covalenti, i composti ionici esistono allo stato solido.
Risposta h2 >
Un legame ionico è definito come un legame sufficientemente sbilenco da consentire a un insieme di atomi di avere tutti gli elettroni donati da un altro insieme di atomi. Tuttavia, non esiste un legame puramente ionico! Anche i cristalli fatti di ioni hanno un carattere covalente parziale nei legami o nelle interazioni tra gli atomi che compongono i cristalli . Tradizionalmente, un legame ionico appare quando la differenza tra lelettronegatività degli atomi interagenti è maggiore di 1,7 Paulings. I legami covalenti contenenti atomi le cui elettronegatività differiscono di 1,0 Paulings sono considerati essere legami covalenti polari. Pertanto, i legami ionici possono e hanno un carattere covalente polare parziale. Nei legami tra atomi con una differenza di elettronegatività minima o nulla, il legame è considerato covalente ma non polare.
Molti fattori possono modificare il carattere del legame ionico di un legame. Lo spostamento di atomi vicini può aumentare il carattere del legame covalente e modificare libridazione degli orbitali utilizzati per formare quel legame. Posizionando gli atomi più distanti li separerai come ioni distinti o frammenti, con carattere di legame covalente notevolmente ridotto. Lambiente intorno a un atomo può anche influenzare le proprietà di legame degli atomi ad esso collegati. Gli atomi disciolti nei solventi interagiscono con le molecole di solvente e avranno un carattere di legame diverso rispetto a quelli allo stato gassoso o plasmatico.
La densità elettronica è comune modo di riconoscere possibili legami ionici, poiché i legami ionici tendono ad essere omnidirezionali (rendendoli ottimi per le strutture cristalline) e hanno un aspetto sferico. Quando determiniamo la densità elettronica tramite chimica computazionale o cristallografia a raggi X, stiamo cercando a una concentrazione specifica di elettroni che circondano gli atomi o la molecola. Questa è chiamata isosuperficie, con la quantità di elettroni un isovalore. Gli isovalori sono definiti con lunità di elettroni per angstrom cubico. La modifica dellisovalore ci darà superfici che sembrano diverse per lo stesso sistema. Gli isovalori inferiori rappresentano basse concentrazioni di elettroni e tendono ad essere più lontani dagli atomi, mentre gli isovalori alti descrivono alte concentrazioni di elettroni, essendo vicini agli atomi. Se se dovessimo usare isovalori bassi su alcune molecole, cristalli e sistemi, sembreranno sistemi di legami covalenti, anche se contengono atomi con grandi differenze di elettronegatività. Per illustrare questo punto, prendiamo GeF4, che contiene germanio e fluoro. Nella scala Pauling dellelettronegatività, Ge ha un valore di 2.01 Paulings, mentre il fluoro ha 3.98 Paulings. Questo dovrebbe darci una differenza di 1,87 Paulings, sufficiente a creare legami ionici tra questi atomi.
GeF4 è una molecola tetraedrica con legami Ge-F che misurano 1.644 angstrom di lunghezza. È lanalogo “ionico” del metano, CH4, e troviamo alcune sorprese quando guardiamo la sua densità elettronica (calcolata con la teoria del funzionale della densità a livello di Becke-3-Lee-Yang-Parr), sotto.
Questo è laspetto della sua densità elettronica, a un isovalore di 0,08 elettroni per angstrom cubico. Sembra quasi ionico, ma ha ancora una significativa sovrapposizione tra i singoli atomi. Otteniamo anche aspetti di legame covalente polare quando proviamo isovalori inferiori per i calcoli della densità elettronica, di seguito .
Densità elettronica media, a 0,01 elettroni per angstrom cubico. Sembra ancora una tipica molecola covalente polare, molto più simile a CF4 o CCl4.
Bassa densità di elettroni, a 0,002 elettroni per angstrom cubico. Nota che la diminuzione dellisovalore degli elettroni per angstrom cubico produce una superficie più grande. Tali superfici danno laspetto di legami covalenti, anche in materiali ionici o solidi. Pertanto, GeF4 non si comporta puramente come un composto ionico, poiché la sua densità elettronica assomiglia molto a quella dei composti covalenti polari.
Il cloruro di sodio è una storia diversa quando guardiamo alla sua densità elettronica. Il sodio ha un valore di elettronegatività di 0,93 Paulings, mentre il cloro ha un valore di 3,16 Paulings. Questo ci dà una differenza di 2,23 Paulings, più che sufficiente per soddisfare il tradizionale definizione di legame ionico. Possiamo facilmente esaminare il legame in questo composto osservando una molecola di NaCl, che rappresenta due atomi su miliardi o più in un tipico cristallo di sale. La superficie ad alta densità di elettroni isovalore di una molecola di NaCl è sotto.
Notare la forma sferica della densità elettronica attorno a questi due atomi (Na è sul lato destro, Cl è sul lato sinistro)? Questa è una caratteristica importante del legame ionico! I due atomi sono distanti 2.372 angstrom, dando loro unampia spaziatura per sviluppare il legame ionico. Tuttavia, se diminuiamo lisovalore utilizzato per ottenere la superficie di densità elettronica della molecola di NaCl, iniziamo a ottenere laspetto del legame covalente quando la concentrazione di elettroni diminuisce e ci allontaniamo dagli atomi. Di seguito sono riportate le superfici di isovalore medio e basso per NaCl:
Densità elettronica media, che mostra già le caratteristiche del legame covalente polare. Na è a sinistra e Cl è latomo di destra qui.
Superficie a bassa densità elettronica, che mostra più di un legame covalente polare rispetto al legame ionico che abbiamo visto prima. È possibile che tutti i materiali ionici abbiano un particolare isovalore di densità elettronica dove il legame ionico e il legame covalente iniziano a confondersi insieme. Questo isovalore produce superfici con densità elettronica da atomi separati che si toccano appena lun laltro ed è molto sensibile alla distanza, al numero di atomi coordinati, agli effetti ambientali e persino alla sostituzione degli isotopi.
Un altro problema con il “legame ionico puro” è che alcuni legami puramente omonucleari possono effettivamente sembrare ionici! Questi legami sono fatti di atomi identici, senza differenza di elettronegatività per polarizzare nessuno dei atomi. Il disodio, Na2, è un tale esempio. In un plasma o gas di sodio, le forme molecolari di questo metallo possono esistere o sopravvivere e ha una distanza di 3.086 angstrom tra i due atomi di sodio. Se guardiamo la superficie ad alta densità di elettroni per questa molecola, troviamo una distribuzione sferica attorno agli atomi!
Senza sapere che si tratta di un legame omonucleare, avremmo immaginato che fosse un legame ionico. Quando diminuiamo lisovalore per la densità elettronica nel disodio, troviamo la sfocatura del comportamento dei legami ionici e covalenti, proprio come abbiamo fatto con le specie molecolari NaCl, di seguito.
Qui, le forme sferiche lasciano il posto a un legame più covalente distribuzione degli elettroni. Vediamo più legame covalente quando riduciamo ulteriormente la concentrazione di elettroni che viene sondata intorno agli atomi.
Pertanto, non possiamo eliminare completamente il legame covalente in qualsiasi assemblaggio di atomi. Sarà lì, indipendentemente da quanto sbilanciati gli elettroni verranno condivisi tra gli atomi. Le superfici isovalore sono una prova che non esistono legami ionici puri. Un legame ionico è sempre parzialmente covalente. Questa scoperta si applica anche ai legami coordinati, come quelli tra boro e azoto nei complessi borano-ammina. La molecola, BH3NH3, è un buon modello per esaminare il legame B-N, che è tradizionalmente considerato un legame dativo. Latomo di azoto fornisce due elettroni allatomo di boro e altera le cariche formali tra gli atomi di boro e di azoto. Quando diamo uno sguardo alla densità elettronica di questo complesso, troviamo che il legame BN è diverso rispetto a i legami BH e NH, poiché la differenza di elettronegatività tra B (2.04 Paulings) e N (3.04 Paulings) è maggiore di quelle di B vs H e N vs H. Il legame BN ha una differenza di 1 Pauling, quindi è considerato un legame covalente polare.
Il legame dativo ha reso il legame covalente polare quasi ionico in questa superficie ad alto isovalore, ma la breve distanza tra gli atomi B e N (1.842 angstrom) rende difficile ottenere distribuzioni sferiche perfette di elettroni. Gli isovalori inferiori ci danno una visione migliore del legame covalente polare.
A questo isovalore, non siamo in grado di distinguere facilmente BH3NH3 dalletano, C2H6, la cui superficie di densità elettronica è inferiore. Letano ha un legame CC lungo 1,512 angstrom e non è considerato dotato di forti legami polari.
Considerando tutto ciò, la cosa importante da capire è che nessun tipo di legame singolo domina completamente. Un legame può essere ionico, covalente, metallico e polare tutto in una volta!