Ионная химическая связь

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

химическая связь это результат электронно-ядерного взаимодействия атомов, приводящего к образованию более сложных химических частиц.

Напоминаю, что изолированные атомы встречаются в природе достаточно редко. Исключение составляют благородные газы. Причина их атомарного существования заключается в завершенности внешнего электронного слоя.

Атомы других элементов стремятся к завершению электронной оболочки до устойчивой оболочки благородного газа путем отдачи или присоединения электронов. В результате образуется система связанных атомов и выделяется энергия.

Почему атомы образуют химические связи? Потому что это энергетически выгодно: уменьшается общий запас энергии системы по сравнению с суммой энергий несвязанных атомов.

Ионная химическая связь

Завершение электронной оболочки атома до устойчивой восьмиэлектронной (или двухэлектронной для первого энергетического уровня) оболочки благородного газа сопровождается понижением энергии частицы, поэтому очень выгодно с позиций закона минимума энергии. Что необходимо сделать атому, чтобы заполучить заветный октет электронов? Присоединить недостающие до «восьмерки» электроны другого атома или отдать электроны внешнего слоя, обнажив при этом полностью заполненный предвнешний уровень.

Например, в электронной оболочке атома фтора два электронных уровня. Первый заполнен полностью (2 электрона) а на втором расположены 7 электронов, и до устойчивой оболочки благородного газа неона не хватает одного-единственного электрона. ₊₉F 2ē, 7ē.

Если атом фтора присоединит один электрон, внешний энергетический уровень будет завершен. Превратится ли при этом атом фтора в атом неона? Нет, ведь в ядре атома осталось 9 протонов, атомный номер без изменения, это фтор. Но ведь суммарно электронов стало не девять, а десять. Следовательно, атом фтора превратился в заряженную частицу – ион (точнее, анион) фтора F^-.

F+1ē F^1-

^{атом ион(анион)}

Второй пример. В электронной оболочке атома магния 12 электронов. Они располагаются на трех электронных слоях: на первом – два электрона (слой заполнен), на втором – восемь электронов (слой заполнен), на третьем – два электрона (незавершенный электронный уровень). ₊₁₂Mg 2ē, 8ē, 2ē,. Для завершения внешнего слоя атому магния не хватает 6 электронов. Однако существует и альтернативный путь понижения энергии частицы. Атому магния необходимо отдать два валентных электрона, обнажив при этом полностью заполненный второй энергетический уровень. Получилась электронная оболочка элемента неона. Но магний при этом не перестал быть магнием (число протонов в ядре не изменилось), просто атом превратился в ион (точнее, в катион) Mg²⁺.

Mg- 2ē Mg²⁺

^{атом ион(катион)}

Ионная связь - взаимодействие двух разноименно заряженных частиц – катиона и аниона.

Специфика ионной химической связи находит свое отражение и в немолекулярной характере подобных соединений, и в типе кристаллической решетки ионно построенных соединений.

1. Ионная связь образуется между элементами с ярко выраженными металлическими свойствами (щелочные металлы, металлы IIА-группы кроме бериллия) и их «химическими антиподами» активными неметаллами (галогены, кислород, азот).

2. Ионная связь возникает не только в бинарных соединениях (из атомов двух элементов). Существуют сложные ионы (гидроксид ион ОН^-, анионы кислотных остатков SO₄^2-, NO₃^- и др.), которые также образуют сложные вещества с ионным типом связи между катионом и анионом.

Как же и почему происходит соединение атомов?

Рассмотрим простейший случай. Пусть на некотором расстоянии друг от друга находятся два атома – атом Na⁰ и атом CI⁰. В чем будет состоять их взаимодействие?

₊₁₁Na

₊₁₇Сl

У атома металла на внешнем энергетическом уровне находится единственный электрон, а у неметалла как раз не хватает именно одного электрона, чтобы его внешний уровень оказался завершенным.

Образуется связанная система, т.е. связь.

Получат необходимую восьмерку электронов на внешнем энергетическом уровне