LEGĂTURA IONICĂ: CARACTERISTICI, MODUL DE FORMARE ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Legătura ionică este un tip de legătură chimică în care există o atracție electrostatică între ionii încărcați opus. Adică, un ion încărcat pozitiv formează o legătură cu un ion încărcat negativ, transferând electroni de la un atom la altul.

Acest tip de legătură chimică apare atunci când electronii de valență dintr-un atom sunt transferați permanent într-un alt atom. Atomul care pierde electronii devine un cation (încărcat pozitiv), iar cel care câștigă electroni devine un anion (încărcat negativ).

Exemplu de legătură ionică: fluorură de sodiu. Sodul pierde un electron de valență și îl dă la fluor. Wdcf

Conceptul de legătură ionică

Legătura ionică este una prin care particulele încărcate electric, numite ioni, interacționează pentru a da naștere la solide și lichide ionice. Această legătură este produsul interacțiunilor electrostatice între sute de milioane de ioni și nu se limitează la doar câteva dintre ele; adică depășește atracția dintre o încărcare pozitivă către o încărcare negativă.

Luați în considerare de exemplu compusul ionic clorură de sodiu, NaCl, mai cunoscut sub numele de sare de masă. In NaCl, predominând legătură ionică, deci este compus din Na ⁺ și Cl ^- ioni . Na ⁺ este ionul sau cationul pozitiv, în timp ce Cl ^- (clorură) este ionul sau anionul negativ.

Ionii Na + și Clor în clorură de sodiu sunt menținuți împreună prin legare ionică. Sursa: Eyal Bairey prin Wikipedia.

Atât Na ^{+ cât} și Cl ^- sunt atrași de faptul că au sarcini electrice opuse. Distanțele dintre acești ioni le permit celorlalți să se apropie, astfel încât să apară perechi și perechi de NaCl. Na ⁺ Cationii se resping reciproc , deoarece acestea sunt de taxe egale, iar același lucru se întâmplă cu unul pe altul cu CI ^- anioni .

Vine un moment în care milioane de Na ⁺ și Cl ^- ionii reușesc să unifice, uni, pentru a crea o structură care este cât de stabil posibil; una guvernată de legătura ionică (imaginea de sus). Na ⁺ cationii sunt mai mici decât Cl ^- anioni din cauza forței nucleare efective tot mai mare a nucleului lor asupra electronilor externi.

Legătură ionică de NaCl. Rhannosh / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Legătura ionică se caracterizează prin stabilirea unor structuri ordonate în care distanța dintre ioni (Na ⁺ și Cl ^- în cazul NaCl) este mică în comparație cu cea a altor solide. Vorbim deci de o structură ionică cristalină.

Cum se formează o legătură ionică?

Legătura ionică are loc numai dacă are loc o distribuție de electroni, astfel încât încărcăturile ionilor să apară. Acest tip de legătură nu poate apărea niciodată între particule neutre. Trebuie să existe neapărat cationi și anioni. Dar de unde provin?

Ilustrație de legături ionice. a) Sodiul are o sarcină negativă netă. b) Sodiul cedează un electron la clor. Sodiul rămâne cu o sarcină pozitivă netă și clorul cu o sarcină negativă netă, generând legătura ionică. Acest tip de legătură între milioane de atomi de Na și Cl dă naștere sării fizice. Colegiul OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Există multe căi prin care provin ionii, dar în esență multe se bazează pe o reacție de oxidare-reducere. Majoritatea compușilor ionici anorganici constau dintr-un element metalic legat cu un element nemetalic (cei din blocul p al tabelului periodic).

Metalul trebuie să se oxideze, să piardă electroni, pentru a deveni un cation. Pe de altă parte, elementul nemetalic este redus, câștigă acești electroni și devine un anion. Următoarea imagine ilustrează acest punct pentru formarea NaCl din atomi de sodiu și clor:

Formarea unei legături ionice. Sursa: Shafei la Wikipedia / Domeniu public arab

Atomul Na donează unul dintre electronii de valență la Cl Atunci când are loc această distribuție de electroni, Na. ⁺ Și Cl ^- se formează ioni , care încep să se atragă reciproc imediat și electrostatică.

Prin urmare, se spune că Na ⁺ și Cl ^- nu împărtășesc nicio pereche de electroni, spre deosebire de ceea ce s-ar putea aștepta pentru o legătură covalentă Na-Cl ipotetică.

Proprietăți de legătură ionică

Legătura ionică nu este direcțională, adică forța ei nu este prezentă într-o singură direcție, ci se răspândește prin spațiu în funcție de distanțele care separă ionii. Acest fapt este important, deoarece înseamnă că ionii sunt puternic legați, ceea ce explică mai multe dintre proprietățile fizice ale solidelor ionice.

Punct de topire

Legătura ionică este responsabilă pentru ca sarea să se topească la o temperatură de 801 ºC. Această temperatură este considerabil ridicată în comparație cu punctele de topire ale diferitelor metale.

Acest lucru se datorează faptului că NaCl trebuie să absoarbă suficientă căldură pentru ca ionii săi să înceapă să curgă liber din cristalele sale; adică atracțiile dintre Na ⁺ și Cl ^- trebuie depășite .

Punct de fierbere

Punctele de topire și fierbere ale compușilor ionici sunt deosebit de mari datorită interacțiunilor electrostatice puternice: legătura lor ionică. Cu toate acestea, deoarece această legătură implică mai mulți ioni, acest comportament este de obicei atribuit mai degrabă forțelor intermoleculare și nu în mod corespunzător legăturilor ionice.

În cazul sării, după ce NaCl s-a topit, se obține un lichid compus din aceiași ioni inițiali; abia acum se mișcă mai liber. Legătura ionică este încă prezentă. Na ⁺ și Cl ^- ionii se întâlnesc la suprafața lichidului pentru a crea o tensiune de suprafață ridicată, care împiedică ionii de evadarea în faza gazoasă.

Prin urmare, sarea topită trebuie să-și crească și mai mult temperatura pentru a fierbe. Punctul de fierbere al NaCl este de 1465 ° C. La această temperatură, căldura depășește atracțiile dintre Na ⁺ și Cl ^- în lichid, astfel încât vaporii de NaCl încep să se formeze cu o presiune egală cu atmosferică.

electronegativitate

S-a spus anterior că legătura ionică este formată între un element metalic și un element nemetalic. Pe scurt: între un metal și un non-metal. Acest lucru este în mod normal în ceea ce privește compușii ionici anorganici; în special cele de tip binar, cum ar fi NaCl.

Pentru ca o partiție de electroni să aibă loc (Na ⁺ Cl ^- ) și nu o partajare (Na-Cl), trebuie să existe o diferență mare de electronegativitate între cei doi atomi. Altfel, nu ar exista nicio legătură ionică între cei doi. Este posibil ca Na și Cl să se apropie, să interacționeze, dar imediat Cl, datorită electronegativității sale mai mari, „ia” un electron din Na.

Cu toate acestea, acest scenariu se aplică numai compușilor binari, MX, cum ar fi NaCl. Pentru alte săruri sau compuși ionici, procesele lor de formare sunt mai complicate și nu pot fi abordate dintr-o perspectivă pur atomică sau moleculară.

Tipuri

Nu există diferite tipuri de legături ionice, deoarece fenomenul electrostatic este pur fizic, variind doar modul în care interacționează ionii sau numărul de atomi pe care îi posedă; adică dacă sunt ioni monatomici sau poliatomici. De asemenea, fiecare element sau compus are un ion caracteristic care definește natura compusului.

În secțiunea de exemple vom analiza acest punct și se va vedea că legătura ionică este aceeași în esență în toți compușii. Când acest lucru nu este îndeplinit, se spune că legătura ionică are un anumit caracter covalent, care este cazul multor săruri de metale de tranziție, unde anionii se coordonează cu cationii; de exemplu, FeCl ₃ (Fe ³⁺ -Cl ^- ).

Exemple de legături ionice

Mai jos se vor enumera mai mulți compuși ionici și vor fi evidențiați ioni și proporții:

- Clorura de magneziu

MgCl ₂ , (Mg ²⁺ Cl ^- ), într - un raport de 1: 2 (Mg ²⁺ : 2 Cl ^- )

- Fluorură de potasiu

KF, (K ⁺ F ^- ), într-un raport 1: 1 (K ⁺ : F ^- )

- Sulfură de sodiu

Na ₂ S, (Na ⁺ S ^2- ), într - un raport de 2: 1 (2Na ⁺ : S ^2- )

- Hidroxid de litiu

LiOH, (Li ⁺ OH ^- ), într-un raport 1: 1 (Li ⁺ : OH ^- )

- Fluorură de calciu

CaF ₂ , (Ca ²⁺ F ^- ), într - un raport de 1: 2 (Ca ²⁺ : 2F ^- )

- Bicarbonat de sodiu

Na ₂ CO ₃ , (Na ⁺ CO ₃ ^2- ), într - un raport de 2: 1 (2Na ⁺ : CO ₃ ^2- )

- Carbonat de calciu

CaCO ₃ , (Ca ²⁺ CO ₃ ^2- ), într - un raport de 1: 1 (Ca ²⁺ : CO ₃ ^2- )

- Permanganat de potasiu

KMnO ₄ , (K ⁺ MnO ₄ ^- ), într-un raport 1: 1 (K ⁺ : MnO ₄ ^- )

- Sulfat de cupru

CuSO ₄ , (Cu ²⁺ SO ₄ ^2- ), într-un raport 1: 1 (Cu ²⁺ : SO ₄ ^2- )

- Hidroxid de bariu

Ba (OH) ₂ , (Ba ²⁺ OH ^- ), într-un raport 1: 2 (Ba ²⁺ : OH ^- )

- Bromură de aluminiu

AlBr ₃ , (Al ³⁺ Br ^- ), într-un raport 1: 3 (Al ³⁺ : 3Br ^- )

- Oxid de fier (III)

Fe ₂ O ₃ , (Fe ³⁺ O ^2- ), într-un raport 2: 3 (2Fe ³⁺ : 3O ^2- )

- Oxid de stronțiu

SrO, (Sr ²⁺ O ^2- ), într-un raport 1: 1 (Sr ²⁺ : O ^2- )

- Clorură de argint

AgCl, (Ag ⁺ Cl ^- ), într-un raport 1: 1 (Ag ⁺ : Cl ^- )

- Alții

CH ₃ COONa, (CH ₃ COONa ⁺ ), într - un raport de 1: 1 (CH ₃ COO ^- : Na ⁺ )

- NH ₄ I, (NH ₄ ⁺ I ^- ), într - un raport de 1: 1 (NH ₄ ⁺ : I ^- )

Fiecare dintre acești compuși are o legătură ionică în care milioane de ioni, corespunzând formulelor lor chimice, sunt atrași electrostatic și formează un solid. Cu cât este mai mare amploarea sarcinilor sale ionice, cu atât atracțiile și repulsiile electrostatice sunt mai puternice.

Prin urmare, o legătură ionică tinde să fie mai puternică cu cât sunt mai mari sarcinile pe ionii care compun compusul.

Exerciții rezolvate

Iată câteva exerciții care pun în practică cunoștințele de bază ale legării ionice.

- Exercitiul 1

Care dintre următorii compuși este ionic? Opțiunile sunt: HF, H ₂ O, NaH, H ₂ S, NH _3, și MgO.

Un compus ionic trebuie, prin definiție, să aibă o legătură ionică. Cu cât este mai mare diferența de electronegativitate între elementele sale constitutive, cu atât caracterul ionic al legăturii menționate este mai mare.

Prin urmare, opțiunile care nu au un element metalic sunt excluse în principiu: HF, H ₂ O, H ₂ S și NH ₃ . Toți acești compuși sunt alcătuiți numai din elemente nemetalice. Cationul NH ₄ ⁺ este o excepție de la această regulă, deoarece nu are metale.

Opțiunile rămase sunt NaH și MgO, care au metalele Na și respectiv Mg, atașate de elemente nemetalice. NaH (Na ⁺ H ^- ) și MgO (Mg2 ⁺ O ^2- ) sunt compuși ionici.

- Exercițiul 2

Luați în considerare următorul compus ipotetic: Ag (NH ₄ ) ₂ CO ₃ I. Care sunt ionii și în ce proporție se găsesc în solid?

Descompunând compusul în ioni, avem: Ag ⁺ , NH ₄ ⁺ , CO ₃ ^2- și I ^- . Acestea sunt unite electrostatic urmând raportul 1: 2: 1: 1 (Ag ⁺ : 2NH ₄ ⁺ : CO ₃ ^2- : I ^- ). Aceasta înseamnă că , cantitatea de NH ₄ ⁺ cationi este dublă față de cea Ag ⁺ , CO ₃ ^2- și I ^- ioni .

- Exercițiul 3

KBr este compus din K ⁺ și Br ^- ioni , cu o magnitudine de încărcare. Apoi, CaS are ioni Ca ²⁺ și S ^2- , cu sarcini de dublă magnitudine, astfel încât s-ar putea crede că legătura ionică în CaS este mai puternică decât în ​​KBr; și , de asemenea , mai puternică decât Na ₂ SO ₄ , deoarece acesta din urmă este compus din Na ⁺ și SO ₄ ^2- ioni .

Atât CaS cât și CuO pot avea o legătură ionică la fel de puternică, deoarece ambele conțin ioni cu sarcini de dublă magnitudine. În continuare, avem AlPO ₄ , cu Al ³⁺ și PO ₄ ^3- ioni . Acești ioni au sarcini de triplu magnitudine, deci legătura ionică din AlPO ₄ ar trebui să fie mai puternică decât în ​​toate opțiunile anterioare.

Și în final, avem câștigătorul Pb ₃ P ₄ , pentru că dacă presupunem că este format din ioni, aceștia devin Pb ⁴⁺ și P ^3- . Sarcinile lor au cele mai mari mărimi; și, prin urmare, Pb ₃ P ₄ este compusul care are probabil cea mai puternică legătură ionică.

Referințe

1. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
2. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică . (A patra editie). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Lipirea ionică. Recuperat de la: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (11 februarie 2020). Obligații ionice vs covalente - Înțelegeți diferența. Recuperat de la: thinkco.com
5. Redactorii Encyclopaedia Britannica. (31 ianuarie 2020). Legătură ionică. Encyclopædia Britannica. Recuperat de la: britannica.com
6. Dicționar Chemicool. (2017). Definiția Ionic Bonding. Recuperat de la: chemicool.com