정답
이온 결합은 원자 사이의 원자가 전자의 완전한 이동입니다. 그것은 두 개의 반대 전하를 띤 이온을 생성하는 일종의 화학 결합입니다. 이온 결합에서 금속은 전자를 잃어 양전하 양이온이되는 반면 비금속은 전자를 받아 음전하 음이온이됩니다.
이온 결합의 속성 :
~ 이온 결합 이온으로 구성된 결정 성 이온 성 고체가 형성됩니다.
~ 이온 성 고체는 높은 융점과 끓는점이 있습니다.
~ 이온 화합물은 용해되거나 용액에서 좋은 전도체 전기입니다. 이온의 존재로 인해.
~ 물이나 다른 극성 용매에는 용해되지만 비극성 용매에는 용해되지 않습니다.
~ 이온 결합은 본질적으로 극성입니다.
~ 이온 결합은 금속과 NaCl, KBr 등과 같은 비금속 사이에 형성됩니다.
~ 공유 화합물과 달리 이온 화합물은 고체 상태로 존재합니다.
답변
이온 결합은 한 세트의 원자가 다른 세트의 원자에 의해 그들에게 기증 된 모든 전자를 갖도록 충분히 편향된 결합으로 정의됩니다. 그러나 순수한 이온 결합이란 존재하지 않습니다! 이온으로 이루어진 결정조차도 결정을 구성하는 원자 간의 결합 또는 상호 작용에서 부분 공유 특성을가집니다. . 전통적으로 상호 작용하는 원자의 전기 음성도 차이가 1.7 폴링보다 클 때 이온 결합이 나타납니다. 전기 음성도가 1.0 폴링만큼 다른 원자를 포함하는 공유 결합은 다음과 같이 간주됩니다. 극성 공유 결합입니다. 따라서 이온 결합은 부분 극성 공유 특성을 가질 수 있습니다. 전기 음성도 차이가 거의 또는 전혀없는 원자 간의 결합에서 결합은 공유이지만 비극성 인 것으로 간주됩니다.
많은 요인이 결합의 이온 결합 특성을 변경할 수 있습니다. 원자를 가깝게 이동하면 공유 결합 특성이 증가하고 해당 결합을 형성하는 데 사용되는 궤도의 혼성화가 변경 될 수 있습니다. 원자를 더 멀리 배치하면 별개의 이온으로 분리됩니다. 또는 공유 결합 특성이 크게 감소 된 단편. 원자 주변의 환경은 원자에 부착 된 원자의 결합 특성에도 영향을 미칠 수 있습니다. 용매에 용해 된 원자는 용매 분자와 상호 작용하며 가스 또는 플라즈마 상태의 원자와 다른 결합 특성을 갖습니다.
전자 밀도는 일반적입니다. 가능한 이온 결합을 인식하는 방법은 이온 결합이 전 방향성 (결정 구조에 적합)이고 구형으로 보이는 경향이 있기 때문입니다. 계산 화학 또는 X- 선 결정학을 통해 전자 밀도를 결정할 때 우리는 찾고 있습니다. 원자 또는 분자를 둘러싼 특정 농도의 전자에서. 전자의 양을 등가로하는 등 가면이라고합니다. 등가는 단위가 입방 옹스트롬 당 전자로 정의됩니다. 등값을 변경하면 동일한 시스템에서 다르게 보이는 표면이 제공됩니다. 낮은 등값은 낮은 전자 농도를 나타내며 원자에서 멀어지는 경향이있는 반면 높은 등값은 원자에 가까운 높은 농도의 전자를 나타냅니다. If 우리는 일부 분자, 결정 및 시스템에 낮은 등가를 사용했습니다. 그들은 전기 음성도 차이가 큰 원자를 포함하더라도 공유 결합 시스템처럼 보일 것입니다. 이 점을 설명하기 위해 게르마늄과 불소가 포함 된 GeF4를 사용합니다. Pauling의 전기 음성도 척도에서 Ge는 2.01 Paulings의 값을 갖는 반면, fluorine은 3.98 Paulings의 값을가집니다. 이것은 우리에게 1.87 폴링의 차이를 제공 할 것입니다.이 원자들 사이에 이온 결합을 생성하기에 충분합니다.
GeF4는 길이가 1.644 옹스트롬 인 Ge-F 결합을 가진 사면체 분자입니다. 이것은 메탄 CH4의 “이온”유사체이며, 아래의 전자 밀도 (Becke-3-Lee-Yang-Parr 수준에서 밀도 함수 이론으로 계산 됨)를 살펴보면 몇 가지 놀라운 사실을 발견합니다.
이것은 입방 옹스트롬 당 0.08 전자의 등값에서 전자 밀도의 모습입니다. 거의 이온 성으로 보이지만 여전히 개별 원자간에 상당한 겹침이 있습니다. 또한 아래의 전자 밀도 계산을 위해 더 낮은 등가 값을 시도 할 때 극성 공유 결합 모양을 얻습니다. .
중간 전자 밀도, 입방 옹스트롬 당 0.01 전자. 이것은 여전히 일반적인 극성 공유 분자처럼 보이며 CF4 또는 CCl4와 훨씬 비슷합니다.
낮은 전자 밀도, 입방 옹스트롬 당 0.002 개의 전자. 입방 옹스트롬 당 전자의 등가를 줄이면 표면이 더 커집니다. 이러한 표면은 이온 성 물질이나 고체에서도 공유 결합처럼 보입니다. 따라서 GeF4는 전자 밀도가 극성 공유 화합물의 밀도와 매우 유사하기 때문에 순수하게 이온 성 화합물처럼 행동하지 않습니다.
염화나트륨은 전자 밀도를 보면 다른 이야기입니다. 나트륨은 전기 음성도 값이 0.93 Paulings이고 염소는 3.16 Paulings입니다. 이것은 우리에게 2.23 Paulings의 차이를 제공합니다. 이온 결합에 대한 정의. 전형적인 소금 결정에서 수십억 개 이상의 원자를 나타내는 NaCl 분자를 보면이 화합물의 결합을 쉽게 조사 할 수 있습니다. NaCl 분자의 높은 등가 전자 밀도 표면은 아래와 같습니다.
이 두 원자 주변의 전자 밀도의 구형 모양을 확인합니다. (Na는 오른쪽에, Cl은 왼쪽에 있습니다)? 이것은 이온 결합의 두드러진 특징입니다! 두 원자는 2.372 옹스트롬 떨어져있어 이온 결합을 개발할 수있는 충분한 공간을 제공합니다. 그러나 NaCl 분자의 전자 밀도 표면을 얻는 데 사용되는 등 가치를 줄이면 전자의 농도가 감소하고 원자에서 멀어짐에 따라 공유 결합 모양이 나타나기 시작합니다. NaCl의 중간 및 낮은 등값 표면은 다음과 같습니다.
중간 전자 밀도, 이미 극성 공유 결합의 특징을 보여줍니다. 여기서 Na는 왼쪽에 있고 Cl은 오른쪽 원자입니다.
낮은 전자 밀도 표면, 우리가 앞서 본 이온 결합보다 극성 공유 결합에 더 가깝습니다. 모든 이온 물질은 이온 결합과 공유 결합이 함께 흐려지기 시작하는 전자 밀도의 특정 등 가치를 가질 수 있습니다. 이 등값은 서로 거의 닿지 않는 개별 원자로부터 전자 밀도를 갖는 표면을 생성하며 거리, 배위 원자 수, 환경 영향, 심지어 동위 원소 치환에 매우 민감합니다.
“순수 이온 결합”의 또 다른 문제는 일부 순전히 동핵 결합이 실제로 이온처럼 보일 수 있다는 것입니다! 이 결합은 동일한 원자로 구성되어 있으며, 전기 음성도 차이는 없습니다. 원자. 이 나트륨 Na2가 그러한 예입니다. 플라즈마 또는 나트륨 가스에서이 금속의 분자 형태는 존재하거나 생존 할 수 있으며 두 나트륨 원자 사이의 거리는 3.086 옹스트롬입니다. 이 분자의 높은 전자 밀도 표면을 보면 원자 주변의 구형 분포를 찾을 수 있습니다!
이게 동핵 결합이라는 사실을 알지 못했다면 이것이 이온 결합이라고 추측했을 것입니다. 이 나트륨의 전자 밀도에 대한 등가 값을 줄이면 아래의 분자 NaCl 종에서했던 것처럼 이온 및 공유 결합 동작이 흐려지는 것을 발견 할 수 있습니다.
여기서 구형은 더 많은 공유 결합을 제공합니다. 전자 분포. 원자 주변에서 조사되는 전자 농도를 더 줄이면 공유 결합이 더 많이 나타납니다.
따라서 우리는 어떤 조합에서도 공유 결합을 완전히 제거 할 수 없습니다. 원자. 전자가 원자 사이에서 얼마나 편향되어 있는지에 관계없이 거기에있을 것입니다. 등가 표면은 순수한 이온 결합이 존재하지 않는다는 증거입니다. 이온 결합은 항상 부분적으로 공유됩니다. 이 발견은 보란-아민 복합체에서 붕소와 질소 사이의 결합과 같은 배위 결합에도 적용됩니다. BH3NH3 분자는 전통적으로 dative 결합으로 간주되는 B-N 결합을 검사하기에 좋은 모델입니다. 질소 원자는 붕소 원자에 두 개의 전자를 제공하고 붕소와 질소 원자 사이의 형식 전하를 변경합니다. 이 복합체의 전자 밀도를 살펴보면 BN 결합이 B (2.04 Paulings)와 N (3.04 Paulings)의 전기 음성도 차이가 B 대 H 및 N 대 H의 전기 음성도 차이보다 크므로 BH 및 NH 결합입니다. BN 결합은 1 Pauling의 차이를 갖습니다. 극성 공유 결합으로 간주됩니다.
일격 결합으로 인해 극성 공유 결합이 거의 이온 성으로 보입니다. 이 높은 등가 표면에서는 B와 N 원자 사이의 짧은 거리 (1.842 옹스트롬)가 전자의 완전한 구형 분포를 달성하기 어렵게 만듭니다. 등가가 낮을수록 극성 공유 결합을 더 잘 볼 수 있습니다.
이 등값에서는 BH3NH3를 쉽게 구분할 수 없습니다. 에탄, C2H6, 전자 밀도 표면이 아래에 있습니다. Ethane은 길이가 1.512 옹스트롬 인 CC 결합을 가지고 있으며 강한 극성 결합을 갖는 것으로 간주되지 않습니다.
모든 사항을 고려할 때 이해해야 할 중요한 사항은 단일 결합 유형이 완전히 지배하지 않습니다. 결합은 이온 성, 공유 성, 금속성, 극성이 한꺼번에 가능합니다!