ベストアンサー
イオン結合は、原子間の価電子の完全な移動です。これは、2つの反対に帯電したイオンを生成する化学結合の一種です。イオン結合では、金属は電子を失って正に帯電した陽イオンになりますが、非金属はそれらの電子を受け入れて負に帯電した陰イオンになります。
イオン結合の特性：
〜イオン結合その結果、イオンで構成される結晶性イオン性固体が形成されます。
〜イオン性固体は高い融点と沸点を持っています。
〜イオン性化合物は、溶融時またはその溶液中で優れた伝導体電気です。イオンの存在により。
〜水または他の極性溶媒には溶解しますが、非極性溶媒には溶解しません。
〜イオン結合は本質的に極性です。
〜イオン結合は、NaCl、KBrなどの金属と非金属の間に形成されます。
〜共有化合物とは異なり、イオン化合物は固体状態で存在します。
回答
イオン結合とは、あるセットの原子が別のセットの原子からすべての電子を供与されるように十分に偏った結合と定義されます。 ただし、純粋なイオン結合などはありません！イオンでできた結晶でも、結晶を構成する原子間の結合や相互作用に部分的な共有結合があります。 。 従来、相互作用する原子の電気陰性度の差が1.7ポーリングより大きい場合、イオン結合が現れます。電気陰性度が1.0ポーリング異なる原子を含む共有結合は極性共有結合である。したがって、イオン結合は部分的な極性共有結合特性を持つことができ、実際に持つことができます。電気陰性度の差がほとんどまたはまったくない原子間の結合では、結合は共有結合であるが非極性であると見なされます。
多くの要因により、結合のイオン結合特性が変化する可能性があります。 原子を近づけると、共有結合の特性が高まり、その結合を形成するために使用される軌道の混成軌道が変化する可能性があります。原子をさらに離すと、原子が別個のイオンとして分離されます。またはフラグメント、共有結合特性が大幅に低下しています。原子の周囲の環境も、それに結合している原子の結合特性に影響を与える可能性があります。溶媒に溶解した原子は溶媒分子と相互作用しており、ガスまたはプラズマ状態の原子とは異なる結合特性を持ちます。
電子密度は一般的ですイオン結合は全方向性であり（結晶構造に最適）、球形の外観を持つ傾向があるため、考えられるイオン結合を認識する方法。計算化学またはX線結晶学によって電子密度を決定するとき、私たちは探しています。原子または分子を取り巻く特定の電子密度で。 これは等値面と呼ばれ、電子の量は等値です。等値は、立方オングストロームあたりの電子の単位で定義されます。等値を変更すると、同じシステムで異なって見えるサーフェスが得られます。 低い等値は低濃度の電子を表し、原子から遠くなる傾向がありますが、高い等値は高濃度の電子を表し、原子に近いことを表します。 If一部の分子、結晶、およびシステムでは低い等値を使用することになりました。電気陰性度の差が大きい原子が含まれている場合でも、共有結合システムのように見えます。 この点を説明するために、ゲルマニウムとフッ素を含むGeF4を取り上げます。電気陰性度のポーリングスケールでは、Geの値は2.01ポーリングで、フッ素の値は3.98ポーリングです。これにより、1.87ポーリングの差が得られ、これらの原子間にイオン結合を作成するのに十分です。
GeF4は、1.644オングストロームの長さのGe-F結合を持つ四面体分子です。これはメタン、CH4の「イオン」類似体であり、以下の電子密度（Becke-3-Lee-Yang-Parrレベルの密度汎関数理論で計算）を見ると、いくつかの驚きがあります。
これは、1立方オングストロームあたり0.08電子の等値での電子密度の様子です。 ほとんどイオン性に見えますが、それでも個々の原子間でかなりの重複があります。以下の電子密度計算で低い等値を試してみると、極性共有結合の外観も得られます。 。
中程度の電子密度、1立方オングストロームあたり0.01電子。 それでも、CF4やCCl4によく似た、典型的な極性共有分子のように見えます。
電子密度が低く、1立方オングストロームあたり0.002電子。立方オングストロームあたりの電子の等値を小さくすると表面が大きくなることに注意してください。このような表面は、イオン性材料や固体であっても、共有結合のように見えます。したがって、GeF4は、電子密度が極性共有結合化合物の電子密度に非常に似ているため、純粋にイオン性化合物として動作しません。
塩化ナトリウムは、その電子密度を見ると別の話です。 ナトリウムの電気陰性度の値は0.93ポーリング、塩素の値は3.16ポーリングです。これにより、2.23ポーリングの差が得られ、従来の値を十分に満たすことができます。イオン結合の定義。この化合物の結合は、典型的な塩の結晶の数十億個のうち2個の原子を表すNaClの分子を調べることで簡単に調べることができます。 NaCl分子の高等値電子密度表面は以下のとおりです。
これら2つの原子の周りの電子密度の球形に注目してください（Naは右側、Clは左側）？これはイオン結合の顕著な特徴です！ 2つの原子は2.372オングストローム離れており、イオン結合を発達させるための十分な間隔を与えています。ただし、NaCl分子の電子密度表面を取得するために使用する等値を小さくすると、電子の濃度が低くなり、原子から離れるにつれて共有結合の外観が得られ始めます。 NaClの中値および低等値面を以下に示します。
中程度の電子密度、すでに極性共有結合の特徴を示しています。ここでは、Naが左側、Clが右側の原子です。
低電子密度の表面、以前に見たイオン結合よりも極性共有結合の方が多いです。 すべてのイオン材料が電子密度の特定の等値を持ち、イオン結合と共有結合が一緒にぼやけ始める可能性があります。この等値は、互いにほとんど接触しない別々の原子からの電子密度を持つ表面を生成し、距離、配位原子の数、環境への影響、さらには同位体置換にも非常に敏感です。
「純粋なイオン結合」のもう1つの問題は、一部の純粋な同核結合が実際にイオンに見える可能性があることです。これらの結合は同一の原子でできており、電気陰性度の違いがなく、原子。二ナトリウム、Na2はそのような例です。ナトリウムのプラズマまたはガスでは、この金属の分子形態が存在または存続する可能性があり、2つのナトリウム原子間の距離は3.086オングストロームです。この分子の高電子密度表面を見ると、原子の周りに球形の分布があります。
これが等核結合であることを知らなければ、これはイオン結合であると推測できます。二ナトリウムの電子密度の等値を小さくすると、以下の分子NaCl種で行ったように、イオン結合と共有結合の振る舞いがぼやけます。
ここで、球形はより共有結合に取って代わられます電子分布。原子の周囲でプローブされる電子濃度をさらに下げると、共有結合がより多く見られます。
したがって、の集合体の共有結合を完全に排除することはできません。原子。電子が原子間でどのように偏って共有されるかに関係なく、そこに存在します。等値面は、純粋なイオン結合が存在しないことの証拠です。イオン結合は常に部分的に共有結合です。この発見は、ボラン-アミン錯体のホウ素と窒素の間の配位結合にも当てはまります。 分子BH3NH3は、伝統的に配位結合と見なされているB-N結合を調べるのに適したモデルです。窒素原子はホウ素原子に2つの電子を与え、ホウ素原子と窒素原子の間の形式電荷を変化させます。この複合体の電子密度を見ると、BN結合がとは異なることがわかります。 B（2.04ポーリング）とN（3.04ポーリング）の電気陰性度の差がB対HおよびN対Hの電気陰性度の差よりも大きいため、BHおよびNH結合。BN結合の差は1ポーリングであるため、極性共有結合と見なされます。
配位結合により、極性共有結合はほぼイオン性に見えますこの高い等値面では、B原子とN原子の間の距離が短い（1.842オングストローム）ため、電子の完全な球形分布を実現するのが困難です。等値が小さいほど、極性共有結合がよく見えます。
この等値では、BH3NH3を簡単に区別することはできません。 電子密度表面が下にあるエタン、C2H6から。エタンは1.512オングストロームの長さのCC結合を持っており、強い極性結合を持っているとは見なされません。
すべてを考慮すると、理解しておくべき重要なことは 単結合タイプが完全に支配することはありません。 結合は、イオン結合、共有結合、金属結合、極性結合のすべてを一度に行うことができます。