Beispiele für ionische. Arten chemischer Bindungen: ionisch, kovalent, metallisch

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Unterrichtsziele:

• Bilden Sie das Konzept der chemischen Bindungen am Beispiel der Ionenbindungen. Erzielen Sie ein Verständnis der Bildung von Ionenbindungen als Extremfall von Polar.
• Stellen Sie während des Unterrichts die Assimilation der folgenden Grundkonzepte bereit: Ionen (Kation, Anion), Ionenbindung.
• Sich entwickeln geistige Aktivität Studenten durch die Schaffung einer problematischen Situation beim Lernen von neuem Material.

Aufgaben:

• lehren, die Arten chemischer Bindungen zu erkennen;
• wiederhole die Struktur des Atoms;
• den Mechanismus der Bildung ionischer chemischer Bindungen zu untersuchen;
• zu lehren, Bildungsschemata und elektronische Formeln ionischer Verbindungen zu erstellen, Reaktionsgleichungen mit der Bezeichnung des Elektronenübergangs.

Ausrüstung: Computer, Projektor, Multimedia-Ressource, periodisches System chemischer Elemente D.I. Mendeleev, Tisch " Ionenverbindung».

Unterrichtsart:Bildung neuen Wissens.

Unterrichtsart:Multimedia-Unterricht.

X.lektion od

ICH. Zeit organisieren.

II . Hausaufgabencheck.

Lehrer: Wie können Atome stabile elektronische Konfigurationen annehmen? Wie kann eine kovalente Bindung gebildet werden?

Schüler: Durch den Austauschmechanismus werden polare und unpolare kovalente Bindungen gebildet. Der Austauschmechanismus umfasst Fälle, in denen ein Elektron an der Bildung eines Elektronenpaars aus jedem Atom beteiligt ist. Zum Beispiel Wasserstoff: (Folie 2)

Die Bindung erfolgt aufgrund der Bildung eines gemeinsamen Elektronenpaars aufgrund der Kombination ungepaarter Elektronen. Jedes Atom hat ein s-Elektron. Die H-Atome sind äquivalent und die Paare gehören gleichermaßen zu beiden Atomen. Daher ist das gleiche Prinzip die Bildung gemeinsamer Elektronenpaare (Überlappung von p-Elektronenwolken) während der Bildung des F 2 -Moleküls. (Folie 3)

Aufnahme H. · bedeutet, dass das Wasserstoffatom 1 Elektron auf der äußeren Elektronenschicht hat. Die Aufzeichnung zeigt, dass sich auf der äußeren Elektronenschicht des Fluoratoms 7 Elektronen befinden.

Mit der Bildung eines Moleküls von N 2. Es werden 3 gemeinsame Elektronenpaare gebildet. Die p-Orbitale überlappen sich. (Folie 4)

Die Verbindung wird als unpolar bezeichnet.

Lehrer: Wir haben jetzt Fälle betrachtet, in denen Moleküle einer einfachen Substanz gebildet werden. Aber um uns herum gibt es viele Substanzen mit komplexer Struktur. Nehmen Sie ein Fluorwasserstoffmolekül. Wie entsteht in diesem Fall eine Bindung?

Schüler: Wenn ein Fluorwasserstoffmolekül gebildet wird, überlappen sich das Orbital des s-Elektrons von Wasserstoff und das Orbital des p-Elektrons von Fluor-H-F. (Folie 5)

Das Bindungselektronenpaar wird in Richtung des Fluoratoms verschoben, wodurch dipol... Kommunikation genannt polar.

III. Wissensupdate.

Lehrer: Die chemische Bindung entsteht durch Veränderungen, die an den äußeren Elektronenschalen der Verbindungsatome auftreten. Dies ist möglich, weil die äußeren Elektronenschichten für andere Elemente als Inertgase unvollständig sind. Die chemische Bindung erklärt sich aus dem Wunsch der Atome, eine stabile elektronische Konfiguration zu erhalten, ähnlich der Konfiguration des ihnen am nächsten gelegenen "Inertgases".

Lehrer: Schreiben Sie das Diagramm der elektronischen Struktur des Natriumatoms (an die Tafel). (Folie 6)

Schüler: Um die Stabilität der Elektronenhülle zu erreichen, muss das Natriumatom entweder ein Elektron abgeben oder sieben aufnehmen. Natrium gibt leicht sein Elektron auf, das weit vom Kern entfernt und schwach an ihn gebunden ist.

Lehrer: Erstellen Sie ein Diagramm über die Rückkehr eines Elektrons.

Nа ° - 1ē → Nа + \u003d Ne

Lehrer: Notieren Sie das Diagramm der elektronischen Struktur des Fluoratoms (an der Tafel).

Lehrer: Wie erreicht man das Ausfüllen der elektronischen Schicht?

Schüler: Um die Stabilität der Elektronenhülle zu erreichen, muss das Fluoratom entweder sieben Elektronen abgeben oder eines aufnehmen. Es ist energetisch günstiger für Fluor, ein Elektron aufzunehmen.

Lehrer: Erstellen Sie ein Schema für den Empfang eines Elektrons.

F ° + 1ē → F- \u003d Ne

IV. Neues Material lernen.

Der Lehrer stellt der Klasse, in der die Aufgabe des Unterrichts festgelegt ist, eine Frage:

Sind andere Optionen möglich, bei denen Atome stabile elektronische Konfigurationen annehmen können? Wie können solche Verbindungen hergestellt werden?

Heute werden wir uns eine der Arten von Bindungen ansehen - Ionenbindungen. Vergleichen wir die Struktur der Elektronenschalen der bereits erwähnten Atome und Inertgase.

Gespräch mit der Klasse.

Lehrer: Welche Ladung hatten die Natrium- und Fluoratome vor der Reaktion?

Schüler: Natrium- und Fluoratome sind elektrisch neutral, weil Die Ladungen ihrer Kerne werden durch die Elektronen ausgeglichen, die sich um den Kern drehen.

Lehrer: Was passiert zwischen Atomen, wenn Sie Elektronen geben und empfangen?

Schüler: Atome erhalten Gebühren.

Der Lehrer gibt Erklärungen: In der Formel des Ions wird seine Ladung zusätzlich aufgezeichnet. Hierzu wird ein hochgestellter Index verwendet. Darin zeigt die Abbildung den Ladungsbetrag (das Gerät ist nicht geschrieben) und dann das Vorzeichen (Plus oder Minus). Beispielsweise hat ein Natriumion mit einer Ladung von +1 die Formel Na + (gelesen "Natrium-plus"), ein Fluorion mit einer Ladung von -1 - F - ("Fluor-minus"), ein Hydroxidion mit einer Ladung von -1 - OH - (" o-Asche-Minus "), Carbonation mit einer Ladung von -2 - CO 3 2- (" tse-o-drei-zwei-minus ").

Schreiben Sie in den Formeln ionischer Verbindungen zunächst positiv geladene und dann negativ geladene Ionen auf, ohne Ladungen anzuzeigen. Wenn die Formel korrekt ist, ist die Summe der Ladungen aller darin enthaltenen Ionen gleich Null.

Positiv geladenes Ion kation genanntund ein negativ geladenes Ionenanion.

Lehrer: Wir schreiben die Definition in Arbeitsmappen:

Und erist ein geladenes Teilchen, in das sich ein Atom verwandelt, wenn es Elektronen aufnimmt oder abgibt.

Lehrer: Wie kann man die Größe der Ladung des Calciumions Ca 2+ bestimmen?

Schüler: John ist ein elektrisch geladenes Teilchen, das durch den Verlust oder die Anlagerung eines oder mehrerer Elektronen durch ein Atom entsteht. Calcium hat auf der letzten elektronischen Ebene zwei Elektronen. Die Ionisierung des Calciumatoms erfolgt, wenn zwei Elektronen abgegeben werden. Ca 2+ ist ein doppelt geladenes Kation.

Lehrer: Was passiert mit den Radien dieser Ionen?

Während des Übergangs von einem elektrisch neutralen Atom in einen ionischen Zustand ändert sich die Partikelgröße stark. Das Atom, das seine Valenzelektronen abgibt, verwandelt sich in ein kompakteres Teilchen - ein Kation. Beispielsweise wird beim Übergang eines Natriumatoms in ein Na + -Kation, das, wie oben angegeben, die Struktur von Neon aufweist, der Teilchenradius stark verringert. Der Radius des Anions ist immer größer als der Radius des entsprechenden elektrisch neutralen Atoms.

Lehrer: Was passiert mit entgegengesetzt geladenen Teilchen?

Student: Die entgegengesetzt geladenen Ionen von Natrium und Fluor, die beim Übergang eines Elektrons von einem Natriumatom zu einem Fluoratom entstehen, ziehen sich gegenseitig an und bilden Natriumfluorid. (Folie 7)

Na + + F - \u003d NaF

Das von uns betrachtete Schema der Ionenbildung zeigt, wie eine chemische Bindung zwischen dem Natriumatom und dem Fluoratom gebildet wird, die als ionisch bezeichnet wird.

Ionenverbindung - eine chemische Bindung, die durch elektrostatische Anziehung entgegengesetzt geladener Ionen zueinander entsteht.

Die in diesem Fall gebildeten Verbindungen werden ionische Verbindungen genannt.

V. Neues Material sichern.

Aufgaben zur Festigung von Wissen und Fähigkeiten

1. Vergleichen Sie die Struktur der Elektronenschalen des Calciumatoms und des Calciumkations, des Chloratoms und des Chloridanions:

Bitte kommentieren Sie die Bildung einer Ionenbindung in Calciumchlorid:

2. Um diese Aufgabe zu erledigen, müssen Sie sich in Gruppen von 3-4 Personen aufteilen. Jedes Gruppenmitglied betrachtet ein Beispiel und präsentiert die Ergebnisse der gesamten Gruppe.

Schülerantwort:

1. Calcium ist ein Element der Hauptuntergruppe der Gruppe II, Metall. Es ist für sein Atom einfacher, zwei externe Elektronen abzugeben, als die fehlenden sechs zu akzeptieren:

2. Chlor ist ein Element der Hauptuntergruppe der Gruppe VII, ein Nichtmetall. Es ist für sein Atom einfacher, ein Elektron aufzunehmen, das ihm fehlt, bis die äußere Ebene abgeschlossen ist, als sieben Elektronen von der äußeren Ebene abzugeben:

3. Finden Sie zuerst das kleinste gemeinsame Vielfache zwischen den Ladungen der gebildeten Ionen, es ist gleich 2 (2x1). Dann bestimmen wir, wie viele Calciumatome Sie aufnehmen müssen, damit sie zwei Elektronen abgeben, dh Sie müssen ein Ca-Atom und zwei CI-Atome aufnehmen.

4. Schematisch kann die Bildung einer Ionenbindung zwischen Calcium- und Chloratomen beschrieben werden: (Folie 8)

Ca 2+ + 2Cl - → CaCl 2

Selbstkontrollaufgaben

1. Stellen Sie anhand des Schemas zur Bildung einer chemischen Verbindung die Gleichung der chemischen Reaktion auf: (Folie 9)

2. Stellen Sie anhand des Schemas zur Bildung einer chemischen Verbindung die Gleichung der chemischen Reaktion auf: (Folie 10)

3. Ein Diagramm der Bildung einer chemischen Verbindung ist gegeben: (Folie 11)

Wählen Sie ein Paar chemischer Elemente, deren Atome nach diesem Schema interagieren können:

und) N / a und Ö;
b) Li und F.;
im) K. und Ö;
d) N / a und F.

Alle chemischen Verbindungen entstehen durch Bildung einer chemischen Bindung. Und je nach Art der Verbindungspartikel werden verschiedene Arten unterschieden. Die einfachste - Es ist kovalent polar, kovalent unpolar, metallisch und ionisch. Heute werden wir über ionische sprechen.

In Kontakt mit

Was sind Ionen?

Es bildet sich zwischen zwei Atomen - in der Regel, sofern der Unterschied in der Elektronegativität zwischen ihnen sehr groß ist. Die Elektronegativität von Atomen und Ionen wird anhand der Polling-Skala bewertet.

Um die Eigenschaften von Verbindungen korrekt zu berücksichtigen, wurde daher das Konzept der Ionizität eingeführt. Mit dieser Eigenschaft können Sie bestimmen, wie viel Prozent einer bestimmten Bindung ionisch sind.

Die Verbindung mit der höchsten Ionizität ist Cäsiumfluorid, in dem sie ungefähr 97% beträgt. Ionenbindung ist charakteristisch für Substanzen, die durch Metallatome gebildet werden, die sich in der ersten und zweiten Gruppe von D.I. Mendelejew und die Atome von Nichtmetallen in der sechsten und siebten Gruppe derselben Tabelle.

Beachten Sie!Es ist erwähnenswert, dass es keine Verbindung gibt, in der die Beziehung ausschließlich ionisch ist. Für die gegenwärtig entdeckten Elemente ist es unmöglich, einen so großen Unterschied in der Elektronegativität zu erreichen, um eine 100% ige ionische Verbindung zu erhalten. Daher ist die Definition der Ionenbindung nicht ganz korrekt, da Verbindungen mit partieller Ionenwechselwirkung tatsächlich berücksichtigt werden.

Warum haben sie diesen Begriff eingeführt, wenn ein solches Phänomen nicht wirklich existiert? Tatsache ist, dass dieser Ansatz dazu beigetragen hat, viele der Nuancen in den Eigenschaften von Salzen, Oxiden und anderen Substanzen zu erklären. Zum Beispiel, warum sind sie in Wasser gut löslich und ihre lösungen können elektrischen Strom leiten... Dies kann von keiner anderen Position aus erklärt werden.

Bildungsmechanismus

Die Bildung einer Ionenbindung ist nur möglich, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind: Wenn das an der Reaktion beteiligte Metallatom leicht Elektronen abgeben kann, die sich auf dem letzten Energieniveau befinden, und das Nichtmetallatom diese Elektronen aufnehmen kann. Metallatome sind von Natur aus Reduktionsmittel, das heißt, sie sind dazu in der Lage elektronen spenden.

Dies liegt an der Tatsache, dass beim letzten Energieniveau im Metall ein bis drei Elektronen vorhanden sein können und der Radius des Teilchens selbst ziemlich groß ist. Daher ist die Wechselwirkungskraft des Kerns mit Elektronen auf der letzten Ebene so gering, dass sie ihn leicht verlassen können. Bei Nichtmetallen ist die Situation völlig anders. Sie haben kleiner Radiusund die Anzahl der eigenen Elektronen auf der letzten Ebene kann zwischen drei und sieben liegen.

Und die Wechselwirkung zwischen ihnen und dem positiven Kern ist stark genug, aber jedes Atom versucht, das Energieniveau zu vervollständigen, so dass die Atome des Nichtmetalls dazu neigen, die fehlenden Elektronen zu bekommen.

Und wenn sich zwei Atome - ein Metall und ein Nichtmetall - treffen, kommt es zu einem Übergang von Elektronen von einem Metallatom zu einem Nichtmetallatom, und es entsteht eine chemische Wechselwirkung.

Schaltplan

Die Abbildung zeigt deutlich, wie die Bildung der Ionenbindung erfolgt. Anfangs gibt es neutral geladene Natrium- und Chloratome.

Das erste hat ein Elektron auf dem letzten Energieniveau, das zweite sieben. Als nächstes ein Elektronenübergang von Natrium zu Chlor und die Bildung von zwei Ionen. Welche verbinden sich zu einer Substanz. Was ist ein Ion? Ion ist ein geladenes Teilchen, in dem die Anzahl der Protonen ist nicht gleich der Anzahl der Elektronen.

Unterschiede zum kovalenten Typ

Die Ionenbindung hat aufgrund ihrer Spezifität keine Richtung. Dies liegt an der Tatsache, dass das elektrische Feld eines Ions eine Kugel ist, während es in einer Richtung gleichmäßig abnimmt oder zunimmt, wobei das gleiche Gesetz befolgt wird.

Im Gegensatz zu kovalent, das durch überlappende Elektronenwolken gebildet wird.

Der zweite Unterschied ist der die kovalente Bindung ist gesättigt... Was bedeutet das? Die Anzahl der elektronischen Clouds, die an der Interaktion teilnehmen können, ist begrenzt.

Und im ionischen Bereich kann sich das elektrische Feld aufgrund der Tatsache, dass es eine sphärische Form hat, mit einer unbegrenzten Anzahl von Ionen verbinden. Dies bedeutet, dass wir sagen können, dass es nicht gesättigt ist.

Es kann auch durch mehrere weitere Eigenschaften charakterisiert werden:

1. Die Bindungsenergie ist ein quantitatives Merkmal und hängt von der Energiemenge ab, die zum Aufbrechen aufgewendet werden muss. Es hängt von zwei Kriterien ab - bindungslänge und IonenladungTeilnahme an ihrer Ausbildung. Die Bindung ist umso stärker, je kürzer ihre Länge und desto größer die Ladungen der Ionen, die sie bilden.
2. Länge - Dieses Kriterium wurde bereits im vorherigen Absatz erwähnt. Es hängt ausschließlich vom Radius der Partikel ab, die an der Bildung der Verbindung beteiligt sind. Der Radius der Atome ändert sich wie folgt: nimmt mit zunehmender Seriennummer ab und nimmt in der Gruppe zu.

Substanzen mit Ionenbindungen

Es ist typisch für eine signifikante Anzahl chemische Komponenten... Dies sind vor allem Salze, einschließlich des bekannten Speisesalzes. Es ist in allen Verbindungen zu finden, in denen es eine direkte gibt kontakt zwischen Metall und Nichtmetall... Hier einige Beispiele für ionisch gebundene Substanzen:

• natrium- und Kaliumchloride,
• cäsiumfluorid,
• magnesiumoxid.

Es kann sich auch in komplexen Verbindungen manifestieren.

Zum Beispiel Magnesiumsulfat.

Hier ist die Formel für eine Substanz mit einer ionischen und kovalenten Bindung:

Eine Ionenbindung bildet sich zwischen Sauerstoff- und Magnesiumionen, aber Schwefel und ist bereits über eine kovalente polare Bindung miteinander verbunden.

Daraus können wir schließen, dass Ionenbindungen für komplexe chemische Verbindungen charakteristisch sind.

Was ist Ionenbindung in der Chemie?

Arten chemischer Bindungen - ionisch, kovalent, metallisch

Fazit

Eigenschaften sind direkt geräteabhängig kristallgitter... Daher sind alle Verbindungen mit einer Ionenbindung in Wasser und anderen polaren Lösungsmitteln leicht löslich, leitfähig und dielektrisch. Gleichzeitig sind sie eher feuerfest und zerbrechlich. Die Eigenschaften dieser Substanzen werden häufig bei der Konstruktion elektrischer Geräte verwendet.

Elektronen von einem Atom können vollständig zu einem anderen gehen. Diese Umverteilung der Ladungen führt zur Bildung positiv und negativ geladener Ionen (Kationen und Anionen). Eine besondere Art der Wechselwirkung entsteht zwischen ihnen - Ionenbindung. Betrachten wir die Methode seiner Bildung, die Struktur und die Eigenschaften von Substanzen genauer.

Elektronegativität

Atome unterscheiden sich in der Elektronegativität (EO) - der Fähigkeit, Elektronen aus den Valenzschalen anderer Teilchen anzuziehen. Zur quantitativen Bestimmung wird die von L. Polling vorgeschlagene Skala der relativen Elektronegativität (dimensionslos) verwendet. Die Fähigkeit, Elektronen von Fluoratomen anzuziehen, ist ausgeprägter als bei anderen Elementen, ihr EO beträgt 4. In der Polling-Skala folgen unmittelbar nach Fluor, Sauerstoff, Stickstoff und Chlor. Die EO-Werte von Wasserstoff und anderen typischen Nichtmetallen sind gleich oder nahe bei 2. Von den Metallen haben die meisten eine Elektronegativität von 0,7 (Fr) bis 1,7. Es besteht eine Abhängigkeit der Ionizität der Bindung vom Unterschied im EO chemischer Elemente. Je größer es ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Ionenbindung auftritt. Diese Art der Interaktion tritt häufiger auf, wenn der Unterschied EO \u003d 1,7 und höher ist. Wenn der Wert kleiner ist, sind die Verbindungen polar kovalent.

Ionisationsenergie

Um die schwach an den Kern gebundenen externen Elektronen abzutrennen, wird die Ionisierungsenergie (EI) benötigt. Die Änderungseinheit für diese physikalische Größe beträgt 1 Elektronenvolt. Abhängig vom Anstieg der Kernladung gibt es Regelmäßigkeiten bei der Änderung des EI in den Zeilen und Spalten des Periodensystems. In Zeiträumen von links nach rechts steigt die Ionisierungsenergie an und erreicht die größten Werte für Nichtmetalle. In Gruppen nimmt sie von oben nach unten ab. Der Hauptgrund ist die Vergrößerung des Radius des Atoms und der Abstand vom Kern zu den äußeren Elektronen, die sich leicht ablösen lassen. Ein positiv geladenes Teilchen erscheint - das entsprechende Kation. An der Größe des EI kann man beurteilen, ob eine Ionenbindung entsteht. Die Eigenschaften hängen auch von der Ionisierungsenergie ab. Beispielsweise haben Alkali- und Erdalkalimetalle niedrige EI-Werte. Sie haben ausgeprägte restaurative (metallische) Eigenschaften. Inertgase sind aufgrund ihrer hohen Ionisierungsenergie chemisch inaktiv.

Elektronenaffinität

Bei chemischen Wechselwirkungen können Atome Elektronen binden, um ein negatives Teilchen zu bilden - ein Anion, dessen Prozess von der Freisetzung von Energie begleitet wird. Die entsprechende physikalische Größe ist die Elektronenaffinität. Die Maßeinheit entspricht der Ionisierungsenergie (1 Elektronenvolt). Die genauen Werte sind jedoch nicht für alle Elemente bekannt. Halogene haben die höchste Elektronenaffinität. Auf der äußeren Ebene der Atome von Elementen - 7 Elektronen - fehlt einem Oktett nur eines. Die Elektronenaffinität von Halogenen ist hoch und sie haben stark oxidierende (nichtmetallische) Eigenschaften.

Wechselwirkungen von Atomen während der Bildung einer Ionenbindung

Atome mit einer unvollständigen äußeren Ebene befinden sich in einem instabilen energetischen Zustand. Der Wunsch nach einer stabilen elektronischen Konfiguration ist der Hauptgrund für die Bildung chemischer Verbindungen. Der Prozess geht normalerweise mit der Freisetzung von Energie einher und kann zu Molekülen und Kristallen führen, die sich in Struktur und Eigenschaften unterscheiden. Starke Metalle und Nichtmetalle unterscheiden sich signifikant in einer Reihe von Indikatoren (EO, EI und Elektronenaffinität). Für sie ist diese Art der Wechselwirkung eher als ionische chemische Bindung geeignet, bei der sich die verbindet molekülorbital (gemeinsames Elektronenpaar). Es wird angenommen, dass Metalle bei der Bildung von Ionen Elektronen vollständig auf Nichtmetalle übertragen. Die Stärke der resultierenden Bindung hängt von der Arbeit ab, die erforderlich ist, um die Moleküle zu zerstören, aus denen 1 Mol der Testsubstanz besteht. Diese physikalische Größe wird als Bindungsenergie bezeichnet. Für ionische Verbindungen liegen ihre Werte im Bereich von mehreren zehn bis Hunderten von kJ / mol.

Ionenbildung

Ein Atom, das bei chemischen Wechselwirkungen seine Elektronen abgibt, verwandelt sich in ein Kation (+). Das empfangende Teilchen ist das Anion (-). Um herauszufinden, wie sich Atome verhalten und ob Ionen entstehen, muss der Unterschied zwischen ihren EO festgestellt werden. Der einfachste Weg, solche Berechnungen durchzuführen, ist für eine Verbindung aus zwei Elementen, beispielsweise Natriumchlorid.

Natrium hat nur 11 Elektronen, die Konfiguration der äußeren Schicht beträgt 3s 1. Um dies zu vervollständigen, ist es einfacher, 1 Elektron an das Atom abzugeben als 7 zu binden. Die Struktur der Chlorvalenzschicht wird durch die Formel 3s 2 3p 5 beschrieben. Insgesamt hat das Atom 17 Elektronen, 7 - extern. Man fehlt, um ein Oktett und eine stabile Struktur zu erreichen. Chemische Eigenschaften Bestätigen Sie die Annahme, dass das Natriumatom aufgibt und Chlor Elektronen aufnimmt. Ionen erscheinen: positiv (Natriumkation) und negativ (Chloranion).

Ionenverbindung

Natrium verliert ein Elektron und erhält eine positive Ladung und eine stabile Hülle eines Atoms eines Inertgases von Neon (1s 2 2s 2 2p 6). Durch die Wechselwirkung mit Natrium erhält Chlor eine zusätzliche negative Ladung, und das Ion wiederholt die Struktur der Atomhülle des Edelgases Argon (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6). Die erfasste elektrische Ladung wird als Ionenladung bezeichnet. Zum Beispiel Na +, Ca 2+, Cl -, F -. Die Ionen können Atome mehrerer Elemente enthalten: NH 4 +, SO 4 2-. Innerhalb derart komplexer Ionen sind die Partikel durch Donor-Akzeptor- oder kovalente Mechanismen gebunden. Elektrostatische Anziehung entsteht zwischen entgegengesetzt geladenen Teilchen. Sein Wert bei einer Ionenbindung ist proportional zu den Ladungen und schwächt sich mit zunehmendem Abstand zwischen den Atomen ab. Charakteristische Zeichen Ionenverbindung:

• starke Metalle reagieren mit aktiven nichtmetallischen Elementen;
• elektronen bewegen sich von einem Atom zum anderen;
• die resultierenden Ionen haben eine stabile Konfiguration der äußeren Schalen;
• zwischen entgegengesetzt geladenen Teilchen entsteht eine elektrostatische Anziehung.

Kristallgitter ionischer Verbindungen

IM chemische Reaktionen Metalle der 1., 2. und 3. Gruppe des Periodensystems verlieren üblicherweise Elektronen. Es entstehen ein-, zwei- und dreifach geladene positive Ionen. Nichtmetalle der 6. und 7. Gruppe binden normalerweise Elektronen (mit Ausnahme von Reaktionen mit Fluor). Es erscheinen ein- und zweifach geladene negative Ionen. Energiekosten für diese Prozesse werden in der Regel bei der Erzeugung eines Substanzkristalls kompensiert. Ionische Verbindungen befinden sich normalerweise in einem festen Zustand und bilden Strukturen, die aus entgegengesetzt geladenen Kationen und Anionen bestehen. Diese Partikel werden angezogen und bilden riesige Kristallgitter, in denen positive Ionen von negativen Partikeln umgeben sind (und umgekehrt). Die Gesamtladung einer Substanz ist Null, da die Gesamtzahl der Protonen durch die Anzahl der Elektronen aller Atome ausgeglichen wird.

Eigenschaften von Substanzen mit Ionenbindungen

Hohe Siede- und Schmelzpunkte sind charakteristisch für ionische kristalline Substanzen. Normalerweise sind diese Verbindungen hitzebeständig. Das folgende Merkmal kann gefunden werden, wenn solche Substanzen in einem polaren Lösungsmittel (Wasser) gelöst werden. Kristalle werden leicht zerstört und Ionen gelangen in eine Lösung mit elektrischer Leitfähigkeit. Ionische Verbindungen werden auch beim Schmelzen zerstört. Es erscheinen frei geladene Teilchen, was bedeutet, dass die Schmelze einen elektrischen Strom leitet. Substanzen mit Ionenbindungen sind Elektrolyte - Leiter der zweiten Art.

Oxide und Halogenide von Alkali- und Erdalkalimetallen gehören zur Gruppe der ionischen Verbindungen. Fast alle von ihnen sind in Wissenschaft, Technologie, chemischer Produktion und Metallurgie weit verbreitet.

Eine ionische chemische Bindung ist eine Bindung, die zwischen den Atomen chemischer Elemente (positiv oder negativ geladene Ionen) gebildet wird. Was ist eine Ionenbindung und wie entsteht sie?

Allgemeine Eigenschaften der ionischen chemischen Bindung

Ionen sind Teilchen mit einer Ladung, in die sich Atome beim Geben oder Empfangen von Elektronen verwandeln. Sie werden sehr stark voneinander angezogen. Aus diesem Grund haben Substanzen mit dieser Art von Bindung hohe Siede- und Schmelzpunkte.

Zahl: 1. Jonah.

Die Ionenbindung ist eine chemische Bindung zwischen verschiedenen Ionen aufgrund ihrer elektrostatischen Anziehung. Es kann als Grenzfall einer kovalenten Bindung angesehen werden, wenn der Unterschied in den Elektronegativitäten der gebundenen Atome so groß ist, dass eine vollständige Ladungstrennung auftritt.

Zahl: 2. Ionenchemische Bindung.

Es wird normalerweise angenommen, dass die Kommunikation elektronisch wird, wenn EO\u003e 1,7 ist.

Der Unterschied im Wert der Elektronegativität ist umso größer, je weiter die Elemente voneinander entfernt sind periodensystem nach Zeitraum. Diese Bindung ist typisch für Metalle und Nichtmetalle, insbesondere solche, die sich in den am weitesten entfernten Gruppen befinden, beispielsweise I und VII.

Beispiel: Tafelsalz, Natriumchlorid NaCl:

Zahl: 3. Diagramm der ionischen chemischen Bindung von Natriumchlorid.

Ionenbindung existiert in Kristallen, sie hat Stärke, Länge, ist aber nicht gesättigt und nicht gerichtet. Die Ionenbindung ist nur für komplexe Substanzen wie Salze, Laugen und einige Metalloxide charakteristisch. Im gasförmigen Zustand liegen solche Substanzen in Form von ionischen Molekülen vor.

Eine ionische chemische Bindung wird zwischen typischen Metallen und Nichtmetallen gebildet. Elektronen wandern ohne Fehler von Metall zu Nichtmetall und bilden Ionen. Dadurch entsteht eine elektrostatische Anziehung, die als Ionenbindung bezeichnet wird.

Tatsächlich gibt es keine vollständig ionische Bindung. Die sogenannte Ionenbindung ist teilweise ionisch, teilweise kovalent. Die Bindung komplexer Molekülionen kann jedoch als ionisch angesehen werden.

Beispiele für die Bildung von Ionenbindungen

Es gibt mehrere Beispiele für die Bildung von Ionenbindungen:

• wechselwirkung von Kalzium und Fluor

Ca 0 (Atom) -2e \u003d Ca 2+ (Ion)

- Calcium ist einfacher, zwei Elektronen abzugeben, als die fehlenden zu erhalten.

F 0 (Atom) + 1е \u003d F- (Ion)

- Fluor hingegen nimmt ein Elektron leichter auf als sieben Elektronen.

Finden wir das kleinste gemeinsame Vielfache zwischen den Ladungen der gebildeten Ionen. Es ist gleich 2. Bestimmen wir die Anzahl der Fluoratome, die zwei Elektronen vom Calciumatom aufnehmen: 2: 1 \u003d 2,4.

Stellen wir die Formel für die ionische chemische Bindung zusammen:

Ca 0 + 2F 0 → Ca 2 + F - 2.

• wechselwirkung von Natrium und Sauerstoff

4.3. Gesamtbewertung erhalten: 262.

Es ist äußerst selten, dass Chemikalien aus getrennten, nicht verwandten Atomen chemischer Elemente bestehen. Nur eine kleine Anzahl von Gasen, die als Edelgase bezeichnet werden, haben unter normalen Bedingungen eine solche Struktur: Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon und Radon. Chemische Substanzen bestehen meist nicht aus gestreuten Atomen, sondern aus ihren Assoziationen in verschiedenen Gruppen. Solche Assoziationen von Atomen können mehrere Einheiten, Hunderte, Tausende oder sogar mehr Atome umfassen. Die Kraft, die diese Atome in der Zusammensetzung solcher Gruppen hält, heißt chemische Bindung.

Mit anderen Worten können wir sagen, dass eine chemische Bindung eine Wechselwirkung ist, die eine Bindung zwischen einzelnen Atomen zu komplexeren Strukturen (Molekülen, Ionen, Radikalen, Kristallen usw.) herstellt.

Der Grund für die Bildung einer chemischen Bindung ist, dass die Energie komplexerer Strukturen geringer ist als die Gesamtenergie der einzelnen Atome, die sie bilden.

Wenn also insbesondere während der Wechselwirkung der Atome X und Y ein XY-Molekül gebildet wird, bedeutet dies, dass die innere Energie der Moleküle dieser Substanz niedriger ist als die innere Energie der einzelnen Atome, aus denen es gebildet wurde:

E (XY)< E(X) + E(Y)

Aus diesem Grund während der Ausbildung chemische Bindungen Energie wird zwischen den einzelnen Atomen freigesetzt.

Bei der Bildung chemischer Bindungen werden die Elektronen der äußeren Elektronenschicht mit der niedrigsten Bindungsenergie an den Kern genannt wertigkeit... In Bor sind dies beispielsweise Elektronen mit 2 Energieniveaus - 2 Elektronen für 2 s-orbitale und 1 mal 2 p-orbitale:

Wenn eine chemische Bindung gebildet wird, versucht jedes Atom, eine elektronische Konfiguration von Atomen von Edelgasen zu erhalten, d.h. so dass es 8 Elektronen in seiner äußeren Elektronenschicht gibt (2 für die Elemente der ersten Periode). Dieses Phänomen wird als Oktettregel bezeichnet.

Das Erreichen der elektronischen Konfiguration eines Edelgases durch Atome ist möglich, wenn anfänglich einzelne Atome Teil ihrer Valenzelektronen sind, die anderen Atomen gemeinsam sind. In diesem Fall werden gemeinsame Elektronenpaare gebildet.

Je nach Grad der Elektronensozialisierung können kovalente, ionische und metallische Bindungen unterschieden werden.

Kovalente Bindung

Eine kovalente Bindung tritt am häufigsten zwischen den Atomen von Nichtmetallelementen auf. Wenn die Atome von Nichtmetallen, die eine kovalente Bindung bilden, zu verschiedenen chemischen Elementen gehören, wird eine solche Bindung als kovalent polar bezeichnet. Der Grund für diesen Namen liegt in der Tatsache, dass die Atome verschiedener Elemente auch eine unterschiedliche Fähigkeit haben, ein gemeinsames Elektronenpaar anzuziehen. Dies führt offensichtlich zu einer Verschiebung des gemeinsamen Elektronenpaars zu einem der Atome, wodurch eine teilweise negative Ladung darauf gebildet wird. Am anderen Atom wird wiederum eine teilweise positive Ladung gebildet. Beispielsweise wird in einem Chlorwasserstoffmolekül ein Elektronenpaar von einem Wasserstoffatom zu einem Chloratom verschoben:

Beispiele für Substanzen mit einer kovalenten polaren Bindung:

СCl 4, H 2 S, CO 2, NH 3, SiO 2 usw.

Eine kovalente unpolare Bindung wird zwischen den Atomen von Nichtmetallen von einem gebildet chemisches Element... Da die Atome identisch sind, ist ihre Fähigkeit, gemeinsame Elektronen abzuziehen, dieselbe. In dieser Hinsicht wird keine Verschiebung des Elektronenpaars beobachtet:

Der obige Mechanismus zur Bildung einer kovalenten Bindung, wenn beide Atome Elektronen zur Bildung gemeinsamer Elektronenpaare liefern, wird Austausch genannt.

Es gibt auch einen Donor-Akzeptor-Mechanismus.

Wenn durch den Donor-Akzeptor-Mechanismus eine kovalente Bindung gebildet wird, entsteht aufgrund des gefüllten Orbitals eines Atoms (mit zwei Elektronen) und des leeren Orbitals eines anderen Atoms ein gemeinsames Elektronenpaar. Ein Atom, das ein einzelnes Elektronenpaar liefert, wird als Donor bezeichnet, und ein Atom mit einem freien Orbital wird als Akzeptor bezeichnet. Atome mit gepaarten Elektronen wirken als Donoren von Elektronenpaaren, beispielsweise N, O, P, S.

Zum Beispiel nach dem Donor-Akzeptor-Mechanismus die Bildung des vierten Kovalenten kommunikation N-H im Ammoniumkation NH 4 +:

Neben der Polarität sind kovalente Bindungen auch durch Energie gekennzeichnet. Die Bindungsenergie ist die minimale Energie, die erforderlich ist, um eine Bindung zwischen Atomen aufzubrechen.

Die Bindungsenergie nimmt mit zunehmenden Radien der gebundenen Atome ab. Da, wie wir wissen, die Atomradien entlang der Untergruppen nach unten zunehmen, können wir beispielsweise schließen, dass die Stärke der Halogen-Wasserstoff-Bindung in der Reihe zunimmt:

HALLO< HBr < HCl < HF

Auch die Bindungsenergie hängt von ihrer Multiplizität ab - je größer die Bindungsmultiplizität ist, desto größer ist ihre Energie. Die Bindungsmultiplizität bezieht sich auf die Anzahl gemeinsamer Elektronenpaare zwischen zwei Atomen.

Ionenverbindung

Die Ionenbindung kann als Grenzfall der kovalenten polaren Bindung angesehen werden. Wenn in einer kovalent-polaren Bindung das gesamte Elektronenpaar teilweise zu einem der Atompaare verschoben ist, dann wird es im Ion fast vollständig zu einem der Atome "gegeben". Das Atom, das die Elektronen abgegeben hat, erhält eine positive Ladung und wird kationund das Atom, das die Elektronen von ihm genommen hat, erhält eine negative Ladung und wird anion.

Somit ist eine Ionenbindung eine Bindung, die durch die elektrostatische Anziehung von Kationen an Anionen gebildet wird.

Die Bildung dieser Art von Bindung ist charakteristisch für die Wechselwirkung von Atomen typischer Metalle und typischer Nichtmetalle.

Zum Beispiel Kaliumfluorid. Das Kaliumkation wird durch die Abstraktion eines Elektrons vom neutralen Atom erhalten, und das Fluorion wird gebildet, wenn ein Elektron an das Fluoratom gebunden ist:

Zwischen den resultierenden Ionen entsteht eine elektrostatische Anziehungskraft, wodurch eine ionische Verbindung gebildet wird.

Während der Bildung einer chemischen Bindung gingen Elektronen vom Natriumatom zum Chloratom über und es bildeten sich entgegengesetzt geladene Ionen, die ein vollständiges äußeres Energieniveau aufweisen.

Es wurde gefunden, dass die Elektronen vom Metallatom nicht vollständig abgelöst, sondern nur in Richtung des Chloratoms verschoben werden, wie bei einer kovalenten Bindung.

Die meisten binären Verbindungen, die Metallatome enthalten, sind ionisch. Zum Beispiel Oxide, Halogenide, Sulfide, Nitride.

Eine Ionenbindung tritt auch zwischen einfachen Kationen und einfachen Anionen (F -, Cl -, S 2-) sowie zwischen einfachen Kationen und komplexen Anionen (NO 3 -, SO 4 2-, PO 4 3-, OH -) auf. Daher werden Salze und Basen (Na 2 SO 4, Cu (NO 3) 2, (NH 4) 2 SO 4), Ca (OH) 2, NaOH) als ionische Verbindungen bezeichnet.

Metallbindung

Diese Art der Bindung wird in Metallen gebildet.

Die Atome aller Metalle auf der äußeren Elektronenschicht haben Elektronen, die eine geringe Bindungsenergie an den Atomkern haben. Für die meisten Metalle ist der Prozess des Verlusts externer Elektronen energetisch günstig.

Angesichts einer solch schwachen Wechselwirkung mit dem Kern sind diese Elektronen in Metallen sehr beweglich und der folgende Prozess findet kontinuierlich in jedem Metallkristall statt:

M 0 - ne - \u003d M n +, wobei M 0 ein neutrales Metallatom und M n + ein Kation desselben Metalls ist. Die folgende Abbildung zeigt eine Darstellung der laufenden Prozesse.

Das heißt, Elektronen "tragen" entlang des Metallkristalls, lösen sich von einem Metallatom, bilden ein Kation daraus, verbinden ein anderes Kation und bilden ein neutrales Atom. Dieses Phänomen wurde als "elektronischer Wind" bezeichnet, und der Satz freier Elektronen in einem Kristall eines Nichtmetallatoms wurde als "Elektronengas" bezeichnet. Diese Art der Wechselwirkung zwischen Metallatomen wurde als Metallbindung bezeichnet.

Wasserstoffverbindung

Wenn ein Wasserstoffatom in einer Substanz mit einem Element mit hoher Elektronegativität (Stickstoff, Sauerstoff oder Fluor) assoziiert ist, ist eine solche Substanz durch ein Phänomen wie eine Wasserstoffbindung gekennzeichnet.

Da ein Wasserstoffatom an ein elektronegatives Atom gebunden ist, wird am Wasserstoffatom eine teilweise positive Ladung und am elektronegativen Element eine teilweise negative Ladung gebildet. In dieser Hinsicht wird eine mögliche elektrostatische Anziehung zwischen dem teilweise positiv geladenen Wasserstoffatom eines Moleküls und dem elektronegativen Atom eines anderen Moleküls möglich. Beispielsweise wird für Wassermoleküle eine Wasserstoffbrücke beobachtet:

Es ist die Wasserstoffbindung, die den ungewöhnlich hohen Schmelzpunkt von Wasser erklärt. Neben Wasser bilden sich auch in Substanzen wie Fluorwasserstoff, Ammoniak, sauerstoffhaltigen Säuren, Phenolen, Alkoholen und Aminen starke Wasserstoffbrücken.