Beste Antwort
Ionenbindung ist der vollständige Transfer von Valenzelektronen zwischen Atomen. Es ist eine Art chemische Bindung, die zwei entgegengesetzt geladene Ionen erzeugt. Bei Ionenbindungen verliert das Metall Elektronen, um ein positiv geladenes Kation zu werden, während das Nichtmetall diese Elektronen akzeptiert, um ein negativ geladenes Anion zu werden.
Eigenschaften der Ionenbindung:
~ Ionenbindung führt zur Bildung kristalliner ionischer Feststoffe, die aus Ionen bestehen. Ionische Feststoffe haben hohe Schmelz- und Siedepunkte. Ionische Verbindungen sind beim Schmelzen oder in ihren Lösungen eine gute Leiterelektrizität aufgrund der Anwesenheit von Ionen. Sie sind in Wasser oder einem anderen polaren Lösungsmittel löslich, aber in unpolarem Lösungsmittel unlöslich. Ionenbindungen sind polarer Natur
~ Ionenbindungen werden zwischen Metallen und Nichtmetallen wie NaCl, KBr usw. gebildet.
~ Im Gegensatz zu kovalenten Verbindungen existieren ionische Verbindungen im festen Zustand.
Antwort
Eine Ionenbindung ist definiert als eine Bindung, die so einseitig ist, dass einem Satz von Atomen alle Elektronen von einem anderen Satz von Atomen gespendet werden. Es gibt jedoch keine rein ionische Bindung! Selbst Kristalle aus Ionen haben einen partiellen kovalenten Charakter in den Bindungen oder Wechselwirkungen zwischen Atomen, aus denen die Kristalle bestehen . Traditionell tritt eine Ionenbindung auf, wenn der Unterschied zwischen der Elektronegativität der wechselwirkenden Atome größer als 1,7 Paulings ist. Kovalente Bindungen, die Atome enthalten, deren Elektronegativitäten sich um 1,0 Paulings unterscheiden, werden berücksichtigt polare kovalente Bindungen sein. Somit können und haben Ionenbindungen einen partiellen polaren kovalenten Charakter. Bei Bindungen zwischen Atomen mit geringem oder keinem Elektronegativitätsunterschied wird die Bindung als kovalent, aber unpolar angesehen.
Viele Faktoren können den Ionenbindungscharakter einer Bindung verändern. Wenn Atome nahe beieinander bewegt werden, kann dies den kovalenten Bindungscharakter erhöhen und die Hybridisierung der Orbitale ändern, die zur Bildung dieser Bindung verwendet werden. Wenn die Atome weiter voneinander entfernt sind, werden sie als unterschiedliche Ionen getrennt oder Fragmente mit stark reduziertem kovalenten Bindungscharakter. Die Umgebung eines Atoms kann auch die Bindungseigenschaften der daran gebundenen Atome beeinflussen. In Lösungsmitteln gelöste Atome interagieren mit Lösungsmittelmolekülen und haben einen anderen Bindungscharakter als solche im Gas- oder Plasmazustand.
Die Elektronendichte ist häufig Art und Weise, mögliche Ionenbindungen zu erkennen, da Ionenbindungen in der Regel omnidirektional sind (was sie für Kristallstrukturen großartig macht) und ein sphärisches Erscheinungsbild haben. Wenn wir die Elektronendichte mittels Computerchemie oder Röntgenkristallographie bestimmen, suchen wir bei einer bestimmten Konzentration von Elektronen, die die Atome oder Moleküle umgeben. Dies wird als Isofläche bezeichnet, wobei die Elektronenmenge ein Isovalue ist. Isovalues werden definiert, wobei die Einheit Elektronen pro kubischer Angström ist. Wenn Sie den Isowert ändern, erhalten Sie Oberflächen, die für dasselbe System unterschiedlich aussehen. Niedrigere Isovalues repräsentieren niedrige Elektronenkonzentrationen und sind tendenziell weiter von den Atomen entfernt, während hohe Isovalues hohe Elektronenkonzentrationen beschreiben, die nahe an den Atomen liegen. If Wir sollten für einige Moleküle, Kristalle und Systeme niedrige Isovalues verwenden. Sie werden wie kovalente Bindungssysteme aussehen, selbst wenn sie Atome mit großen Elektronegativitätsunterschieden enthalten. Um diesen Punkt zu veranschaulichen, nehmen wir GeF4, das Germanium und Fluor enthält. In der Pauling-Skala der Elektronegativität hat Ge einen Wert von 2,01 Paulings, während Fluor 3,98 Paulings hat. Dies sollte einen Unterschied von 1,87 Paulings ergeben, der ausreicht, um Ionenbindungen zwischen diesen Atomen zu erzeugen.
GeF4 ist ein tetraedrisches Molekül mit Ge-F-Bindungen von 1,644 Angström Länge. Es ist das „ionische“ Analogon von Methan, CH4, und wir finden einige Überraschungen, wenn wir seine Elektronendichte (berechnet mit der Dichtefunktionaltheorie auf der Becke-3-Lee-Yang-Parr-Ebene) unten betrachten.
So sieht seine Elektronendichte bei einem Isovalue von 0,08 Elektronen pro kubischem Angström aus. Es sieht fast ionisch aus, hat aber immer noch eine signifikante Überlappung zwischen den einzelnen Atomen. Wir erhalten auch polare kovalente Bindungserscheinungen, wenn wir unten für die Elektronendichteberechnungen niedrigere Isovalues versuchen .
Mittlere Elektronendichte bei 0,01 Elektronen pro kubischem Angström. Es sieht immer noch wie ein typisches polares kovalentes Molekül aus, viel mehr wie CF4 oder CCl4.
Niedrige Elektronendichte bei 0,002 Elektronen pro kubischem Angström. Beachten Sie, dass das Verringern des Isovalues von Elektronen pro kubischem Angström eine größere Oberfläche erzeugt. Solche Oberflächen lassen selbst in ionischen Materialien oder Festkörpern kovalente Bindungen erscheinen. Daher verhält sich GeF4 nicht nur als ionische Verbindung, da seine Elektronendichte denen polarer kovalenter Verbindungen sehr ähnlich sieht.
Natriumchlorid ist eine andere Geschichte, wenn wir seine Elektronendichte betrachten. Natrium hat einen Elektronegativitätswert von 0,93 Paulings, während Chlor einen Wert von 3,16 Paulings hat. Dies ergibt einen Unterschied von 2,23 Paulings, mehr als genug, um das Traditionelle zu erfüllen Definition für Ionenbindung. Wir können die Bindung in dieser Verbindung leicht untersuchen, indem wir ein NaCl-Molekül betrachten, das zwei Atome von Milliarden oder mehr in einem typischen Salzkristall darstellt. Die Oberfläche mit hoher Isowert-Elektronendichte eines NaCl-Moleküls befindet sich unten.
Beachten Sie die sphärische Form der Elektronendichte um diese beiden Atome (Na ist auf der rechten Seite, Cl ist auf der linken Seite)? Dies ist ein herausragendes Merkmal der Ionenbindung! Die beiden Atome haben einen Abstand von 2,372 Angström, wodurch sie einen ausreichenden Abstand zur Entwicklung der Ionenbindung haben. Wenn wir jedoch den Isovalue verringern, der verwendet wird, um die Elektronendichteoberfläche des NaCl-Moleküls zu erhalten, beginnen wir, das Erscheinungsbild der kovalenten Bindung zu erhalten, wenn die Elektronenkonzentration abnimmt und wir uns weiter von den Atomen entfernen. Die Oberflächen mit mittlerem und niedrigem Isowert für NaCl sind nachstehend aufgeführt:
Mittlere Elektronendichte, die bereits Merkmale der polaren kovalenten Bindung zeigt. Na befindet sich links und Cl ist hier das rechte Atom.
Oberfläche mit niedriger Elektronendichte mehr eine polare kovalente Bindung als die Ionenbindung, die wir zuvor gesehen haben. Es ist möglich, dass alle ionischen Materialien einen bestimmten Wert der Elektronendichte aufweisen, bei dem die Ionenbindung und die kovalente Bindung zu verschwimmen beginnen. Dieser Isovalue erzeugt Oberflächen mit Elektronendichte von getrennten Atomen, die sich kaum berühren, und er ist sehr empfindlich gegenüber Entfernung, Anzahl koordinierender Atome, Umwelteinflüssen und sogar Isotopensubstitution.
Ein weiteres Problem bei der „reinen Ionenbindung“ ist, dass einige rein homonukleare Bindungen tatsächlich ionisch aussehen können! Diese Bindungen bestehen aus identischen Atomen, ohne Elektronegativitätsunterschied, um eines der zu polarisieren Atome. Dinatrium, Na2, ist ein solches Beispiel. In einem Plasma oder Gas aus Natrium können molekulare Formen dieses Metalls existieren oder überleben, und es hat einen Abstand von 3,086 Angström zwischen den beiden Natriumatomen. Wenn wir die Oberfläche mit hoher Elektronendichte für dieses Molekül betrachten, finden wir eine sphärische Verteilung um die Atome!
Ohne zu wissen, dass es sich um eine homonukleare Bindung handelt, hätten wir vermutet, dass es sich um eine Ionenbindung handelt. Wenn wir den Isowert für die Elektronendichte in Dinatrium verringern, stellen wir fest, dass das Verhalten der ionischen und kovalenten Bindungen unscharf ist, genau wie bei der molekularen NaCl-Spezies unten.
Hier weichen die sphärischen Formen einer kovalenteren Bindung Elektronenverteilung. Wir sehen mehr von der kovalenten Bindung, wenn wir die Elektronenkonzentration, die um die Atome herum untersucht wird, weiter reduzieren.
Daher können wir die kovalente Bindung in keiner Zusammenstellung von vollständig eliminieren Atome. Es wird dort sein, unabhängig davon, wie schief die Elektronen zwischen den Atomen aufgeteilt werden. Die Isovalue-Oberflächen sind ein Beweis dafür, dass keine reinen Ionenbindungen existieren. Eine Ionenbindung ist immer teilweise kovalent. Dieser Befund gilt auch für Koordinatenbindungen wie die zwischen Bor und Stickstoff in Boran-Amin-Komplexen. Das Molekül BH3NH3 ist ein gutes Modell zur Untersuchung der B-N-Bindung, die traditionell als Dativbindung angesehen wird. Das Stickstoffatom gibt dem Boratom zwei Elektronen und verändert die formalen Ladungen zwischen den Bor- und Stickstoffatomen. Wenn wir uns die Elektronendichte dieses Komplexes ansehen, stellen wir fest, dass sich die BN-Bindung im Vergleich zu unterscheidet die BH- und NH-Bindungen, da der Elektronegativitätsunterschied zwischen B (2,04 Paulings) und N (3,04 Paulings) größer ist als der von B gegen H und N gegen H. Die BN-Bindung hat einen Unterschied von 1 Pauling, so ist es als polare kovalente Bindung angesehen.
Durch die Dativbindung wirkt die polare kovalente Bindung fast ionisch in dieser Oberfläche mit hohem Isovalue, aber der kurze Abstand zwischen den B- und N-Atomen (1,842 Angström) macht es schwierig, perfekte sphärische Elektronenverteilungen zu erzielen. Niedrigere Isovalues geben uns einen besseren Überblick über die polare kovalente Bindung.
Bei diesem Wert können wir BH3NH3 nicht leicht unterscheiden aus Ethan, C2H6, dessen Elektronendichteoberfläche darunter liegt. Ethan hat eine CC-Bindung, die 1,512 Angström lang ist, und es wird nicht angenommen, dass sie starke polare Bindungen aufweist.
Unter allen Umständen ist es wichtig zu verstehen, dass Kein Einfachbindungstyp dominiert vollständig. Eine Bindung kann gleichzeitig ionisch, kovalent, metallisch und polar sein!