Cel mai bun răspuns
Legătura ionică este transferul complet al electronilor de valență între atomi. Este un tip de legătură chimică care generează doi ioni încărcați opus. În legăturile ionice, metalul pierde electronii pentru a deveni un cation încărcat pozitiv, în timp ce nemetalul acceptă acei electroni să devină un anion încărcat negativ.
Proprietățile legăturii ionice:
~ Legătura ionică rezultă formarea solidelor ionice cristaline care este compusă din ioni.
~ Solidele ionice au puncte de topire și fierbere ridicate.
~ Compușii ionici sunt un bun conductor de electricitate atunci când sunt topiți sau în soluțiile lor datorită prezenței ionilor.
~ Sunt solubili în apă sau alt solvent polar, dar insolubili în solvent nepolar.
~ Legăturile ionice sunt de natură polară.
~ Legăturile ionice se formează între metale și nemetale precum NaCl, KBr etc.
~ Spre deosebire de compușii covalenți, compușii ionici există în stare solidă.
Răspuns
O legătură ionică este definită ca fiind o legătură suficient de mult ca un set de atomi să aibă toți electronii donați de un alt set de atomi. Cu toate acestea, nu există o legătură pur ionică! Chiar și cristalele formate din ioni au caracter covalent parțial în legăturile sau interacțiunile dintre atomii care formează cristalele . În mod tradițional, o legătură ionică apare atunci când diferența dintre electronegativitatea atomilor care interacționează este mai mare de 1,7 Paulings. Legături covalente care conțin atomi ale căror electronegativități diferă de 1,0 Paulings sunt considerate ca fie legături covalente polare. Astfel, legăturile ionice pot și au un caracter covalent polar parțial. În legăturile dintre atomi cu diferență mică sau deloc de electronegativitate, legătura este considerată a fi covalentă, dar nepolare.
Mulți factori pot schimba caracterul legăturii ionice al unei legături. Mutarea atomilor apropiați poate crește caracterul legăturii covalente și poate schimba hibridizarea orbitalilor utilizați pentru a forma legătura respectivă. Plasarea atomilor mai îndepărtați îi va separa ca ioni distincti sau fragmente, cu caracter de legătură covalentă foarte redus. Mediul din jurul unui atom poate afecta și proprietățile de legătură ale atomilor atașați la acesta. Atomii dizolvați în solvenți interacționează cu moleculele de solvent și vor avea un caracter de legătură diferit în comparație cu cei din starea de gaz sau plasmă.
Densitatea electronilor este o frecvență comună mod de recunoaștere a posibilelor legături ionice, deoarece legăturile ionice tind să fie omnidirecționale (făcându-le excelente pentru structurile cristaline) și să aibă un aspect sferic. la o concentrație specifică de electroni care înconjoară atomii sau molecula. Aceasta se numește izosurfață, cu cantitatea de electroni izovalută. Isovalorile sunt definite, unitatea fiind electroni pe angstromi cubi. Schimbarea isovaluei ne va oferi suprafețe care arată diferit pentru același sistem. Izovalorile inferioare reprezintă concentrații scăzute de electroni și tind să fie mai departe de atomi, în timp ce izovalorile mari descriu concentrații mari de electroni, fiind aproape de atomi. trebuia să folosim izovalori scăzute pe unele molecule, cristale și sisteme, acestea vor arăta ca sisteme de legături covalente, chiar dacă conțin atomi cu diferențe mari de electronegativitate. Pentru a ilustra acest punct, luăm GeF4, care conține germaniu și fluor. În scara Pauling a electronegativității, Ge are o valoare de 2,01 Paulings, în timp ce fluorul are 3,98 Paulings. Acest lucru ar trebui să ne ofere o diferență de 1,87 Paulings, suficient pentru a crea legături ionice între acești atomi.
GeF4 este o moleculă tetraedrică cu legături Ge-F cu o lungime de 1.644 angstromi. Este analogul „ionic” al metanului, CH4 și găsim câteva surprize când ne uităm la densitatea sa de electroni (calculată cu teoria funcțională a densității la nivelul Becke-3-Lee-Yang-Parr), de mai jos.
Așa arată densitatea sa de electroni, la o izovalută de 0,08 electroni per angstrom cub. Aproape că arată ionic, dar are încă suprapuneri semnificative între atomii individuali. De asemenea, obținem apariții ale legăturilor covalente polare atunci când încercăm izovalori mai mici pentru calculele densității electronilor, mai jos .
Densitatea medie a electronilor, la 0,01 electroni per angstrom cubic. Încă arată destul de mult ca o moleculă polară tipică covalentă, mult mai mult ca CF4 sau CCl4.
Densitate mică de electroni, la 0,002 electroni per angstrom cub. Observați că scăderea isovaluei electronilor pe angstrom cub produce o suprafață mai mare. Astfel de suprafețe dau un aspect de legături covalente, chiar și în materiale ionice sau solide. Astfel, GeF4 nu se comportă pur ca un compus ionic, deoarece densitatea sa de electroni seamănă mult cu cea a compușilor covalenți polari.
Clorura de sodiu este o poveste diferită atunci când ne uităm la densitatea sa de electroni. Sodiul are o valoare de electronegativitate de 0,93 Paulings, în timp ce clorul are o valoare de 3,16 Paulings. Acest lucru ne oferă o diferență de 2,23 Paulings, mai mult decât suficient pentru a îndeplini tradiționalul definiție pentru legarea ionică. Putem examina cu ușurință legătura din acest compus uitându-ne la o moleculă de NaCI, reprezentând doi atomi din miliarde sau mai mult într-un cristal tipic de sare. Suprafața cu densitate mare a electronilor izovalue a unei molecule de NaCl este mai jos.
Observați forma sferică a densității electronilor din jurul acestor doi atomi (Na este pe partea dreaptă, Cl este pe partea stângă)? Aceasta este o caracteristică proeminentă a legăturii ionice! Cei doi atomi sunt distanți la 2 372 angstromi, oferindu-le spațiu suficient pentru a dezvolta legarea ionică. Cu toate acestea, dacă scădem izovalua utilizată pentru a obține suprafața densității electronilor a moleculei de NaCl, începem să obținem aspectul legăturii covalente pe măsură ce concentrația de electroni scade și ne îndepărtăm de atomi. Suprafețele izovalue medii și scăzute pentru NaCl sunt prezentate mai jos:
Densitatea medie a electronilor, care arată deja caracteristicile legăturii covalente polare. Na este în stânga, iar Cl este atomul din dreapta aici.
Suprafața cu densitate mică a electronilor, indicând mai mult o legătură covalentă polară decât legătura ionică pe care am văzut-o mai devreme. Este posibil ca toate materialele ionice să aibă o anumită izovalută a densității electronilor în care legătura ionică și legătura covalentă încep să se estompeze împreună. Această izovală produce suprafețe cu densitate de electroni din atomi separați care abia se ating, și este foarte sensibilă la distanță, numărul atomilor de coordonare, efectele asupra mediului și chiar substituția izotopilor.
O altă problemă cu „legătura ionică pură” este că unele legături pur homonucleare pot părea de fapt ionice! Aceste legături sunt formate din atomi identici, fără diferențe de electronegativitate pentru a polariza oricare dintre atomi. Disodiul, Na2, este un astfel de exemplu. Într-o plasmă sau gaz de sodiu, forme moleculare ale acestui metal pot exista sau pot supraviețui și are o distanță de 3,086 angstromi între cei doi atomi de sodiu. Dacă ne uităm la suprafața cu densitate mare de electroni pentru această moleculă, vom găsi o distribuție sferică în jurul atomilor!
Fără să știm că este o legătură homonucleară, am fi ghicit că aceasta este o legătură ionică. Când micșorăm isovalua pentru densitatea electronilor în disodiu, găsim o estompare a comportamentului legăturii ionice și covalente, la fel cum am făcut mai jos cu speciile moleculare de NaCl.
Aici, formele sferice cedează locul unei legături mai covalente distribuția electronilor. Vedem mai multe legături covalente atunci când reducem în continuare concentrația de electroni sondată în jurul atomilor.
Astfel, nu putem elimina complet legătura covalentă în niciun ansamblu de atomi. Va fi acolo, indiferent de modul în care electronii vor fi împărțiți între atomi. Suprafețele izovalue sunt o dovadă că nu există legături ionice pure. O legătură ionică este întotdeauna parțial covalentă. Această constatare se aplică și legăturilor de coordonate, precum cele dintre bor și azot în complexele boran-amină. Molecula, BH3NH3, este un model bun pentru a examina legătura B-N, care este considerată în mod tradițional o legătură dativă. Atomul de azot dă doi electroni atomului de bor și modifică sarcinile formale dintre atomii de bor și azot. Când aruncăm o privire asupra densității electronice a acestui complex, constatăm că legătura BN este diferită față de legăturile BH și NH, deoarece diferența de electronegativitate între B (2,04 Paulings) și N (3,04 Paulings) este mai mare decât cele ale B vs. H și N vs. H. Legătura BN are o diferență de 1 Pauling, deci este considerată a fi o legătură covalentă polară.
Legătura dativă a făcut ca legătura covalentă polară să pară aproape ionică pe această suprafață de izovalue ridicată, dar distanța scurtă dintre atomii B și N (1,842 angstromi) face dificil de realizat distribuții sferice perfecte ale electronilor. Izovalorile inferioare ne oferă o imagine mai bună a legăturii covalente polare.
La această valoare, nu putem distinge cu ușurință BH3NH3 din etan, C2H6, a cărui suprafață a densității electronilor este mai mică. Etanul are o legătură CC care are o lungime de 1,512 angstromi și nu este considerată a avea legături polare puternice.
Având în vedere toate lucrurile, importantul de înțeles este că niciun tip unic de legătură nu domină complet. O legătură poate fi ionică, covalentă, metalică și polară dintr-o dată!