Bästa svaret
Jonisk bindning är fullständig överföring av valenselektron (er) mellan atomer. Det är en typ av kemisk bindning som genererar två motsatt laddade joner. I jonbindningar förlorar metallen elektroner för att bli en positivt laddad katjon, medan icke-metallen accepterar dessa elektroner för att bli en negativt laddad anjon.
Egenskaper för jonbindning:
~ Jonisk bindning resulterar i bildandet av kristallina joniska fasta ämnen som består av joner.
~ Joniska fasta ämnen har höga smält- och kokpunkter.
~ Jonföreningar är god ledarelektricitet när de smälts eller i deras lösningar på grund av närvaron av joner.
~ De är lösliga i vatten eller annat polärt lösningsmedel men olösliga i icke-polärt lösningsmedel.
~ Joniska bindningar är polära till sin natur.
~ Joniska bindningar bildas mellan metaller och icke-metaller som NaCl, KBr etc.
~ Till skillnad från kovalenta föreningar finns jonföreningar i fast tillstånd.
Svar
En jonbindning definieras som en bindning som är tillräckligt skev att en uppsättning atomer har alla elektroner som doneras till dem av en annan uppsättning atomer. Det finns dock inget sådant som en ren jonbindning! Även kristaller gjorda av joner har partiell kovalent karaktär i bindningarna eller interaktioner mellan atomer som utgör kristallerna . Traditionellt uppträder en jonbindning när skillnaden mellan elektronegativiteten hos de interagerande atomerna är större än 1,7 Paulings. Kovalenta bindningar som innehåller atomer vars elektronegativiteter skiljer sig åt med 1.0 Paulings anses vara vara polära kovalenta bindningar. Sålunda kan och har jonbindningar partiell polär kovalent karaktär. I bindningar mellan atomer med liten eller ingen skillnad i elektronegativitet anses bindningen vara kovalent men icke-polär.
Många faktorer kan ändra jonbindningskaraktären hos en bindning. Att flytta atomer nära varandra kan öka den kovalenta bindningskaraktären och ändra hybridiseringen av orbitaler som används för att bilda den bindningen. Att placera atomerna längre ifrån varandra kommer att skilja dem från som separata joner eller fragment, med kraftigt reducerad kovalent bindningskaraktär. Miljön runt en atom kan också påverka bindningsegenskaperna hos atomer fästa vid den. Atomer upplösta i lösningsmedel interagerar med lösningsmedelsmolekyler och kommer att ha olika bindningskaraktär jämfört med de i gas- eller plasmatillstånd.
Elektrondensitet är en vanlig sätt att känna igen möjliga jonbindningar, eftersom jonbindningar tenderar att vara rundstrålande (vilket gör dem perfekta för kristallstrukturer) och har ett sfäriskt utseende. När vi bestämmer elektrondensiteten via beräkningskemi eller röntgenkristallografi, letar vi efter vid en specifik koncentration av elektroner som omger atomerna eller molekylen. Detta kallas en isosurface, med mängden elektroner en isovalue. Isovalues definieras med enheten som elektroner per kubiska ångström. Att byta isovalue ger oss ytor som ser annorlunda ut för samma system. Lägre isovalues representerar låga koncentrationer av elektroner och tenderar att vara längre bort från atomerna, medan höga isovalues beskriver höga koncentrationer av elektroner, när de är nära atomerna. Om vi skulle använda låga isovalues på vissa molekyler, kristaller och system, de kommer att se ut som kovalenta bindningssystem, även om de innehåller atomer med stora skillnader i elektronegativitet. För att illustrera denna punkt tar vi GeF4, som innehåller germanium och fluor. I Paulings skala för elektronegativitet har Ge ett värde på 2,01 Paulings, medan fluor har 3,98 Paulings. Detta borde ge oss en skillnad på 1,87 Paulings, tillräckligt för att skapa jonbindningar mellan dessa atomer.
GeF4 är en tetraedral molekyl med Ge-F-bindningar som mäter 1.644 ångström långa. Det är den ”joniska” analogen av metan, CH4, och vi hittar några överraskningar när vi tittar på dess elektrontäthet (beräknad med densitetsfunktionsteori på Becke-3-Lee-Yang-Parr-nivå) nedan.
Så ser dess elektrontäthet ut med en isvärde på 0,08 elektroner per kubisk ångström. Det ser nästan joniskt ut, men har fortfarande betydande överlappning mellan de enskilda atomerna. Vi får också polära kovalenta bindningar när vi försöker lägre isvärden för beräkning av elektrontätheten, nedan .
Medium elektrontäthet, vid 0,01 elektroner per kubiska ångström. Det ser fortfarande ut som en typisk polär kovalent molekyl, mycket mer som CF4 eller CCl4.
Låg elektrontäthet, vid 0,002 elektroner per kubisk ångström. Lägg märke till att en minskning av isovärdet av elektroner per kubisk ångström ger en större yta. Sådana ytor ger utseende av kovalenta bindningar, även i jonmaterial eller fasta ämnen. Således beter sig GeF4 inte enbart som en jonförening, eftersom dess elektrontäthet ser ut som de hos polära kovalenta föreningar.
Natriumklorid är en annan historia när vi tittar på dess elektrontäthet. Natrium har ett elektronegativitetsvärde på 0,93 Paulings, medan klor har ett värde på 3,16 Paulings. Detta ger oss en skillnad på 2,23 Paulings, mer än tillräckligt för att uppfylla det traditionella definition för jonbindning. Vi kan enkelt undersöka bindningen i denna förening genom att titta på en molekyl NaCl, som representerar två atomer av miljarder eller mer i en typisk saltkristall. Den höga isvärda elektrontäthetsytan hos en NaCl-molekyl är under.
Lägg märke till den sfäriska formen på elektrontätheten runt dessa två atomer (Na är på höger sida, Cl är på vänster sida)? Det är ett framträdande inslag i jonbindning! De två atomerna är 2.372 ångström isär, vilket ger dem gott om avstånd för att utveckla jonbindning. Men om vi minskar den isovalue som används för att erhålla NaCl-molekylens elektrontäthet, börjar vi få det kovalenta bindningsutseendet när koncentrationen av elektroner minskar och vi går längre bort från atomerna. Medel och låg isoval yta för NaCl visas nedan:
Medium elektrontäthet, som redan visar egenskaper hos polär kovalent bindning. Na är till vänster och Cl är den högra atomen här.
Yta med låg elektrontäthet och visar mer av en polär kovalent bindning än den joniska bindningen vi såg tidigare. Det är möjligt att alla joniska material har en speciell isvärde av elektrontäthet där den joniska bindningen och den kovalenta bindningen börjar suddas ut. Denna isvalue producerar ytor med elektrontäthet från separata atomer som knappt berör varandra, och det är mycket känsligt för avstånd, antal koordinerande atomer, miljöeffekter och till och med isotopsubstitution.
Ett annat problem med den ”rena jonbindningen” är att vissa rent homonukleära bindningar faktiskt kan se joniska ut! Dessa bindningar är gjorda av identiska atomer, utan någon elektronegativitetsskillnad för att polarisera någon av atomer. Dinatrium, Na2, är ett sådant exempel. I en plasma eller natriumgas kan molekylära former av denna metall existera eller överleva, och den har ett avstånd på 3,086 ångström mellan de två natriumatomerna. Om vi tittar på den höga elektrontäthetsytan för denna molekyl, hittar vi sfärisk fördelning runt atomerna!
Utan att veta att detta är en homonukleär bindning skulle vi ha gissat att detta var en jonbindning. När vi minskar isvärdet för elektrondensitet i dinatrium, hittar vi suddighet av joniskt och kovalent bindningsbeteende, precis som vi gjorde med den molekylära NaCl-arten nedan.
Här ger de sfäriska formerna plats för en mer kovalent bindning elektronfördelning. Vi ser mer av den kovalenta bindningen när vi ytterligare minskar elektronkoncentrationen som sondas runt atomerna.
Således kan vi inte helt eliminera kovalent bindning i någon sammansättning av atomer. Det kommer att finnas där, oavsett hur skev elektronerna kommer att delas mellan atomerna. Isovalue-ytorna är ett bevis på att inga rena jonbindningar existerar. En jonbindning är alltid delvis kovalent. Detta resultat gäller också för koordinatbindningar, som de mellan bor och kväve i boran-aminkomplex. Molekylen, BH3NH3, är en bra modell för att undersöka BN-bindningen, som traditionellt anses vara en dativbindning. Kväveatomen ger boronatomen två elektroner och förändrar de formella laddningarna mellan bor- och kväveatomerna. När vi tittar på det elektriska densiteten hos detta komplex, finner vi att BN-bindningen är annorlunda jämfört med BH- och NH-bindningarna, eftersom skillnaden mellan elektronegativitet mellan B (2.04 Paulings) och N (3.04 Paulings) är större än för B vs. H och N vs. H. BN-bindningen har en skillnad på 1 Pauling, så det är anses vara en polär kovalent bindning.
Dativbindningen har gjort att den polära kovalenta bindningen ser nästan jonisk ut i denna höga yta, men det korta avståndet mellan B- och N-atomerna (1.842 ångström) gör det perfekta sfäriska fördelningar av elektroner svåra att uppnå. Lägre isvärder ger oss en bättre bild av den polära kovalenta bindningen.
Vid denna isvärde kan vi inte enkelt skilja BH3NH3 från etan, C2H6, vars elektrondensitetsyta är under. Etan har en CC-bindning som är 1,512 ångström lång och anses inte ha starka polära bindningar.
Med allt i åtanke är det viktigt att förstå att ingen enskild obligationstyp dominerar helt. En bindning kan vara jonisk, kovalent, metallisk och polär på en gång!