JONISK BINDNING: EGENSKAPER, HUR DEN BILDAS OCH EXEMPEL - KEMI - 2026

Den joniska bindningen är en typ av kemisk bindning där det finns en elektrostatisk attraktion mellan motsatt laddade joner. Det vill säga, en positivt laddad jon bildar en bindning med en negativt laddad jon och överför elektroner från en atom till en annan.

Denna typ av kemisk bindning inträffar när valenselektroner från en atom permanent överförs till en annan atom. Atomen som förlorar elektroner blir en katjon (positivt laddad) och den som får elektroner blir en anjon (negativt laddad).

Exempel på jonisk bindning: natriumfluorid. Natrium förlorar en valenselektron och ger upp till fluor. Wdcf

Jonisk bond-koncept

Den joniska bindningen är en genom vilken elektriskt laddade partiklar, kallade joner, samverkar för att ge upphov till joniska fasta ämnen och vätskor. Denna bindning är produkten av elektrostatiska interaktioner mellan hundratals miljoner joner och är inte begränsad till bara ett par av dem; det vill säga det går utöver attraktionen mellan en positiv laddning mot en negativ laddning.

Tänk till exempel på den joniska föreningen natriumklorid, NaCl, bättre känd som bordsalt. I NaCl dominerar den joniska bindningen, så den består av Na ⁺ och Cl ^- joner . Na ⁺ är den positiva jonen eller katjonen, medan Cl ^- (klorid) är den negativa jonen eller anjonen.

Na + och Cl-jonerna i natriumklorid hålls samman genom jonbindning. Källa: Eyal Bairey via Wikipedia.

Både Na ⁺ och Cl ^- lockas av att ha motsatta elektriska laddningar. Avståndet mellan dessa joner tillåter andra att komma närmare varandra, så att NaCl-par och par visas. NA ⁺ katjoner kommer repellera varandra eftersom de är lika avgifter och samma sak händer med varandra med Cl ^- anjoner .

Det kommer en tid då miljoner Na ⁺ och Cl ^- joner lyckas förena, förena och skapa en struktur som är så stabil som möjligt; en styrd av jonisk bindning (toppbild). Na ⁺ katjoner är mindre än Cl ^- anjoner på grund av den ökande effektiva kärnkraften av deras kärna på externa elektroner.

Jonisk bindning av NaCl. Rhannosh / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Den joniska bindningen kännetecknas av upprättande av ordnade strukturer där avståndet mellan jonerna (Na ⁺ och Cl ^- i fallet med NaCl) är litet jämfört med det för andra fasta ämnen. Så vi talar om en jonisk kristallin struktur.

Hur bildas en jonisk bindning?

Den joniska bindningen sker endast om en elektronfördelning sker så att jonernas laddningar uppstår. Denna typ av bindning kan aldrig uppstå mellan neutrala partiklar. Det måste nödvändigtvis finnas katjoner och anjoner. Men var kommer de ifrån?

Ionisk bondillustration. a) Natrium har en negativ negativ laddning. b) Natrium avger en elektron till klor. Natrium kvarstår med en nettopositiv laddning och klor med en negativ nettoladdning, vilket ger jonbindningen. Denna typ av bindning mellan miljoner Na- och Cl-atomer ger upphov till det fysiska saltet. OpenStax College / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Det finns många vägar som joner kommer från, men väsentligen är många baserade på en oxidationsreducerande reaktion. De flesta oorganiska joniska föreningar består av ett metalliskt element bundet med ett icke-metalliskt element (de i p-blocket i det periodiska systemet).

Metallen måste oxidera, förlora elektroner för att bli en katjon. Å andra sidan reduceras det icke-metalliska elementet, får dessa elektroner och blir ett anjon. Följande bild illustrerar denna punkt för bildning av NaCl från natrium- och kloratomer:

Bildande av en jonisk bindning. Källa: Shafei på arabiska Wikipedia / Public domain

Na-atomen donerar en av dess valenselektroner till Cl. När denna distribution av elektroner sker, bildas Na ⁺ och Cl ^- jonerna , som börjar locka varandra omedelbart och elektrostatiskt.

Därför sägs att Na ⁺ och Cl ^- delar inte alla par av elektroner, till skillnad från vad som kan förväntas för en hypotetisk Na-Cl kovalent bindning.

Joniska bindningsegenskaper

Den joniska bindningen är icke-riktad, det vill säga dess kraft är inte närvarande i en enda riktning, utan sprider sig snarare genom rymden som en funktion av avstånden som separerar jonerna. Detta faktum är viktigt, eftersom det betyder att jonerna är starkt bundna, vilket förklarar flera av de fysiska egenskaperna hos joniska fasta ämnen.

Smältpunkt

Den joniska bindningen är ansvarig för att saltet smälter vid en temperatur av 801 ºC. Denna temperatur är avsevärt hög jämfört med smältpunkterna för olika metaller.

Detta beror på att NaCl måste absorbera tillräckligt med värme för att dess joner ska börja flöda fritt från sina kristaller; det vill säga attraktionerna mellan Na ⁺ och Cl ^- måste övervinnas .

Kokpunkt

Smält- och kokpunkterna för joniska föreningar är särskilt höga på grund av deras starka elektrostatiska interaktioner: deras joniska bindning. Eftersom denna bindning involverar många joner tillskrivs emellertid detta beteende snarare till intermolekylära krafter och inte korrekt till jonbindning.

När det gäller salt, när NaCl har smält, erhålls en vätska bestående av samma initiala joner; först nu rör sig de mer fritt. Den joniska bindningen finns fortfarande. Na ⁺ och Cl ^- jonerna möts vid vätskans yta för att skapa en hög ytspänning, vilket förhindrar att joner flyr ut i gasfasen.

Därför måste det smälta saltet öka dess temperatur ännu mer för att koka. Kokpunkten för NaCl är 1465 ° C. Vid denna temperatur överstiger värmen attraktionerna mellan Na ⁺ och Cl ^- i vätskan, så NaCl-ångor börjar bildas med ett tryck lika med atmosfäriskt.

Elektronnegativitet

Det har tidigare sagts att den joniska bindningen bildas mellan ett metalliskt element och ett icke-metalliskt element. Kort sagt: mellan en metall och en icke-metall. Detta är vanligtvis vad gäller oorganiska joniska föreningar; speciellt de av den binära typen, såsom NaCl.

För att en partition av elektroner (Na ⁺ Cl ^- ) ska inträffa och inte en delning (Na-Cl) måste det finnas en stor skillnad i elektronregativitet mellan de två atomerna. Annars skulle det inte finnas någon jonisk bindning mellan de två. Eventuellt kommer Na och Cl närmare varandra, interagerar, men omedelbart "tar" Cl, på grund av dess högre elektronegativitet, en elektron från Na.

Detta scenario gäller dock endast binära föreningar, MX, såsom NaCl. För andra salter eller joniska föreningar är deras bildningsprocesser mer komplicerade och kan inte nås ur ett rent atom- eller molekylperspektiv.

typer

Det finns inga olika typer av joniska bindningar, eftersom det elektrostatiska fenomenet är rent fysiskt, och varierar bara hur joner interagerar, eller antalet atomer de har; det vill säga om de är monatomiska eller polyatomiska joner. På samma sätt härrör varje element eller förening en karakteristisk jon som definierar föreningens natur.

I exempelavsnittet kommer vi att fördjupa denna punkt, och det kommer att ses att den joniska bindningen är densamma i allt väsentligt i alla föreningar. När detta inte uppfylls sägs det att den joniska bindningen har en viss kovalent karaktär, vilket är fallet med många övergångsmetallsalter, där anjonerna koordinerar med katjonerna; till exempel FeCl ₃ (Fe ³⁺ -Cl ^- ).

Exempel på joniska bindningar

Flera joniska föreningar kommer att listas nedan, och deras joner och proportioner kommer att belysas:

- Magnesiumklorid

MgCl ₂ , (Mg ²⁺ Cl ^- ), i en 1: 2-förhållande (Mg ²⁺ : 2 Cl ^- )

- Kaliumfluorid

KF, (K ⁺ F ^- ), i ett förhållande 1: 1 (K ⁺ : F ^- )

- Natriumsulfid

Na ₂ S, (Na ⁺ S ^2- ), i en 2: 1-förhållande (2Na ⁺ : S ^2- )

- Lithohydroxid

LiOH, (Li ⁺ OH ^- ), i ett 1: 1-förhållande (Li ⁺ : OH ^- )

- Kalciumfluorid

CaF ₂ , (Ca ²⁺ F ^- ), i ett förhållande 1: 2 (Ca ²⁺ : 2F ^- )

- Natriumkarbonat

Na ₂ CO ₃ , (Na ⁺ CO ₃ ^2- ), i en 2: 1-förhållande (2Na ⁺ : CO ₃ ^2- )

- Kalciumkarbonat

CaCO ₃ , (Ca ²⁺ CO ₃ ^2- ), i ett 1: 1-förhållande (Ca ²⁺ : CO ₃ ^2- )

- Kaliumpermanganat

KMnO ₄ , (K ⁺ MnO ₄ ^- ), i en 1: 1-förhållande (K ⁺ : MnO ₄ ^- )

- Kopparsulfat

CuSO ₄ , (Cu ²⁺ SO ₄ ^2- ), i en 1: 1-förhållande (Cu ²⁺ : SO ₄ ^2- )

- Bariumhydroxid

Ba (OH) ₂ , (Ba2 ⁺ OH ^- ), i ett 1: 2-förhållande (Ba2 ⁺ : OH ^- )

- Aluminiumbromid

AlBr ₃ , (Al ³⁺ Br ^- ), i ett 1: 3-förhållande (Al ³⁺ : 3Br ^- )

- Järn (III) oxid

Fe ₂ O ₃ , (Fe ³⁺ O ^2- ), i en 2: 3-förhållande (2Fe ³⁺ : 3O ^2- )

- Strontiumoxid

SrO, (Sr2 ⁺ O ^2- ), i ett 1: 1-förhållande (Sr2 ⁺ : O ^2- )

- Silverklorid

AgCl, (Ag ⁺ Cl ^- ), i ett 1: 1-förhållande (Ag ⁺ : Cl ^- )

- Andra

-CH ₃ COONa, (CH ₃ COONa ⁺ ), i en 1: 1-förhållande (CH ₃ COO ^- : Na ⁺ )

- NH ₄ I, (NH ₄ ⁺ I ^- ), i en 1: 1-förhållande (NH ₄ ⁺ : I ^- )

Var och en av dessa föreningar har en jonbindning där miljoner joner, motsvarande deras kemiska formler, attraheras elektrostatiskt och bildar ett fast ämne. Ju större dess jonladdningar är, desto starkare blir de elektrostatiska attraktionerna och avvisningarna.

Därför tenderar en jonisk bindning att vara starkare desto större laddningar på joner som utgör föreningen.

Lösta övningar

Här är några övningar som tillämpar den grundläggande kunskapen om jonbindning.

- Övning 1

Vilken av följande föreningar är jonisk? Är alternativen: HF, H ₂ O, NaH, H ₂ S, NH _3, och MgO.

En jonisk förening måste per definition ha en jonisk bindning. Ju större elektronegativitetsskillnad mellan dess beståndsdelar, desto större är jonens karaktär hos nämnda bindning.

Därför är de alternativ som inte har ett metallelement uteslutas i princip: HF, H ₂ O, H ₂ S och NH ₃ . Alla dessa föreningar består av endast icke-metalliska element. NH ₄ ⁺ katjon är ett undantag från denna regel, eftersom den inte har några metaller.

De återstående alternativen är NaH och MgO, som har metallerna Na respektive Mg, fästa vid icke-metalliska element. NaH (Na ⁺ H ^- ) och MgO (Mg ²⁺ O ^2- ) är joniska föreningar.

- Övning 2

Betrakta följande hypotetiska förening: Ag (NH ₄ ) ₂ CO ₃ I. Vilka är dess joner och i vilka proportioner de finns i den fasta?

Nedbrytning av föreningen i dess joner har vi: Ag ⁺ , NH ₄ ⁺ , CO ₃ ^2- och I ^- . Dessa förenas elektrostatiskt efter förhållandet 1: 2: 1: 1 (Ag ⁺ : 2NH ₄ ⁺ : CO ₃ ^2- : I ^- ). Detta innebär att mängden av NH ₄ ⁺ katjoner är dubbelt så stor som av Ag ⁺ , CO ₃ ^2- och I ^- joner .

- Övning 3

KBr består av K ⁺ och Br ^- joner med en laddningsstorlek. Sedan har CaS Ca ²⁺ och S ^2- jonerna , med laddningar av dubbel storlek, så det skulle kunna tänkas att den joniska bindningen i CaS är starkare än i KBr; och även starkare än Na ₂ SO ₄ , eftersom den senare är sammansatt av Na ⁺ och SO ₄ ^2- joner .

Både CaS och CuO kan ha en lika stark jonbindning, eftersom de båda innehåller joner med dubbla magnitudladdningar. Därefter har vi AlPO ₄ , med Al ³⁺ och PO ₄ ^3- joner . Dessa joner har trippelstorleksladdningar, så den joniska bindningen i AlPO ₄ borde vara starkare än i alla tidigare alternativ.

Och slutligen har vi vinnaren Pb ₃ P ₄ , för om vi antar att den består av joner blir dessa Pb ⁴⁺ och P ^3- . Deras laddningar har de högsta storleken; och därför, Pb ₃ P ₄ är föreningen som förmodligen har den starkaste jonbindning.

referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi . (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Jonisk limning. Återställd från: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 februari 2020). Ionic vs kovalenta obligationer - förstå skillnaden. Återställd från: thoughtco.com
5. Redaktörerna för Encyclopaedia Britannica. (31 januari 2020). Jonisk bindning. Encyclopædia Britannica. Återställd från: britannica.com
6. Chemicool Dictionary. (2017). Definition av Ionic Bonding. Återställd från: chemicool.com