IONISK BINDING: EGENSKAPER, HVORDAN DEN BLIR DANNET OG EKSEMPLER - KJEMI - 2026

Den ioniske bindingen er en type kjemisk binding der det er en elektrostatisk tiltrekning mellom motsatt ladede ioner. Det vil si at et positivt ladet ion danner en binding med et negativt ladet ion, og overfører elektroner fra et atom til et annet.

Denne typen kjemiske bindinger oppstår når valenselektroner fra ett atom blir permanent overført til et annet atom. Atomet som mister elektroner blir et kation (positivt ladet), og det som får elektroner blir et anion (negativt ladet).

Eksempel på jonisk binding: natriumfluorid. Sodium mister ett valenselektron og gir det opp til fluor. Wdcf

Ionisk obligasjonskonsept

Den ioniske bindingen er en elektrisk ladede partikkel, kalt ioner, som samvirker for å gi opphav til ioniske faste stoffer og væsker. Denne bindingen er et produkt av elektrostatiske interaksjoner mellom hundrevis av millioner av ioner, og er ikke begrenset til bare et par av dem; det vil si at det går ut over tiltrekningen mellom en positiv ladning mot en negativ ladning.

Tenk for eksempel den ioniske forbindelsen natriumklorid, NaCl, bedre kjent som bordsalt. I NaCl dominerer den ioniske bindingen, så den er sammensatt av Na ⁺ og Cl ^- ioner . Na ⁺ er det positive ionet eller kationen, mens Cl ^- (klorid) er det negative ionet eller anionen.

Na + og Cl-ionene i natriumklorid holdes sammen ved ionebinding. Kilde: Eyal Bairey via Wikipedia.

Både Na ⁺ og Cl ^- tiltrekkes av å ha motsatte elektriske ladninger. Avstandene mellom disse ionene gjør at andre kan komme nærmere hverandre, slik at NaCl-par og par vises. Na ⁺ -kationene vil frastøte hverandre fordi de har like store ladninger, og det samme skjer med hverandre med Cl ^- anionene .

Det kommer en tid hvor millioner av Na ⁺ og Cl ^- ioner klarer å forene, forene og skape en struktur som er så stabil som mulig; en styrt av ionisk binding (toppbilde). Na ⁺ kationer er mindre enn Cl ^- anioner på grunn av den økende effektive kjernekraften i kjernen deres på eksterne elektroner.

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

Den joniske bindingen er preget av å etablere ordnede strukturer der avstanden mellom ionene (Na ⁺ og Cl ^- for NaCl) er liten sammenlignet med den for andre faste stoffer. Så vi snakker om en ionisk krystallinsk struktur.

Hvordan dannes en ionebinding?

Den joniske bindingen skjer bare hvis en fordeling av elektroner skjer slik at ladningene til ionene oppstår. Denne typen binding kan aldri oppstå mellom nøytrale partikler. Det må nødvendigvis være kationer og anioner. Men hvor kommer de fra?

Ionisk bindingsillustrasjon. a) Natrium har en negativ negativ ladning. b) Sodium gir opp et elektron til klor. Natrium forblir med en nettopositiv ladning og klor med en netto negativ ladning, som genererer den ioniske bindingen. Denne typen bånd mellom millioner av Na- og Cl-atomer gir opphav til det fysiske saltet. OpenStax College / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Det er mange veier som ioner stammer fra, men vesentlig er mange basert på en oksidasjonsreduksjonsreaksjon. De fleste uorganiske ioniske forbindelser består av et metallisk element bundet med et ikke-metallisk element (de i p-blokken til det periodiske tabellen).

Metallet må oksidere, miste elektroner for å bli et kation. På den annen side reduseres det ikke-metalliske elementet, får disse elektronene og blir et anion. Følgende bilde illustrerer dette punktet for dannelse av NaCl fra natrium- og kloratomer:

Dannelse av en ionebinding. Kilde: Shafei på arabisk Wikipedia / Public domain

Na-atomet donerer en av sine valenselektroner til Cl. Når denne distribusjonen av elektroner skjer, dannes Na ⁺ og Cl ^- ioner , som begynner å tiltrekke hverandre umiddelbart og elektrostatisk.

Det sies derfor at Na ⁺ og Cl ^- ikke deler noen par elektroner, i motsetning til hva som kan forventes for en hypotetisk Na-Cl-kovalent binding.

Ioniske bindingsegenskaper

Den ioniske bindingen er ikke-retningsbestemt, det vil si at kraften ikke er til stede i en enkelt retning, men spres snarere gjennom rommet som en funksjon av avstandene som skiller ionene. Dette faktum er viktig, siden det betyr at ionene er sterkt bundet, noe som forklarer flere av de fysiske egenskapene til ioniske faste stoffer.

Smeltepunkt

Den ioniske bindingen er ansvarlig for at saltet smelter ved en temperatur på 801 ºC. Denne temperaturen er betydelig høy sammenlignet med smeltepunktene for forskjellige metaller.

Dette er fordi NaCl må absorbere nok varme til at ionene sine begynner å strømme fritt ut av krystallene; det vil si at attraksjonene mellom Na ⁺ og Cl ^- må overvinnes .

Kokepunkt

Smelte- og kokepunktene for ioniske forbindelser er spesielt høye på grunn av deres sterke elektrostatiske interaksjoner: deres ioniske binding. Men siden denne bindingen involverer mange ioner, blir denne oppførselen vanligvis tilskrevet snarere til intermolekylære krefter, og ikke riktig til ionisk binding.

Når det gjelder salt, oppnås en væske sammensatt av de samme initialionene når NaCl har smeltet. først nå beveger de seg mer fritt. Den joniske bindingen er fremdeles til stede. Na ⁺ og Cl ^- ionene møtes på overflaten av væsken for å skape en høy overflatespenning, som forhindrer at ioner slipper ut i gassfasen.

Derfor må det smeltede saltet øke temperaturen enda mer for å koke. Kokepunktet for NaCl er 1465 ° C. Ved denne temperaturen overskrider varmen attraksjonene mellom Na ⁺ og Cl ^- i væsken, så NaCl-damper begynner å danne seg med et trykk som er lik atmosfæren.

elektro

Det ble tidligere sagt at den ioniske bindingen dannes mellom et metallisk element og et ikke-metallisk element. Kort sagt: mellom et metall og et ikke-metall. Dette er vanligvis når det gjelder uorganiske ioniske forbindelser; spesielt de av den binære typen, så som NaCl.

For at en partisjon av elektronene (Na ⁺ Cl ^- ) skal oppstå og ikke en deling (Na-Cl), må det være en stor forskjell i elektronegativitet mellom de to atomene. Ellers ville det ikke være noen ionebinding mellom de to. Eventuelt kommer Na og Cl nærmere hverandre, samhandler, men umiddelbart tar Cl, på grunn av sin høyere elektronegativitet, et elektron fra Na.

Imidlertid gjelder dette scenariet bare for binære forbindelser, MX, som NaCl. For andre salter eller ioniske forbindelser er deres dannelsesprosesser mer kompliserte og kan ikke benyttes fra et rent atom- eller molekylperspektiv.

typer

Det er ingen forskjellige typer ionebindinger, siden det elektrostatiske fenomenet er rent fysisk, og varierer bare måten ionene samvirker på, eller antallet atomer de har; det vil si hvis de er monatomiske eller polyatomiske ioner. På samme måte har hvert element eller forbindelse et karakteristisk ion som definerer forbindelsens natur.

I eksemplene vil vi se nærmere på dette punktet, og det vil sees at den ioniske bindingen er den samme i essensen i alle forbindelser. Når dette ikke blir oppfylt, sies det at den ioniske bindingen har en viss kovalent karakter, som er tilfellet for mange overgangsmetallsalter, der anionene koordinerer med kationene; for eksempel FeCl ₃ (Fe ³⁺ -Cl ^- ).

Eksempler på ioniske bindinger

Flere ioniske forbindelser vil bli listet opp nedenfor, og deres ioner og proporsjoner vil bli fremhevet:

- Magnesiumklorid

MgCl ₂ , (Mg ^{2 +} Cl ^- ), i et 1: 2 forhold (Mg ²⁺ : 2 Cl ^- )

- Kaliumfluorid

KF, (K ⁺ F ^- ), i et forhold på 1: 1 (K ⁺ : F ^- )

- Natriumsulfid

Na ₂ S, (Na ⁺ S ² ), i et 2: 1 forhold (2Na ⁺ : S ^2- )

- Lithohydroksid

LiOH, (Li ⁺ OH ^- ), i et forhold på 1: 1 (Li ⁺ : OH ^- )

- Kalsiumfluorid

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

- Natriumkarbonat

Na ₂ CO ₃ , (Na ⁺ CO ₃ ^2- ), i et forhold på 2: 1 (2Na ⁺ : CO ₃ ^2- )

- Kalsiumkarbonat

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

- Kaliumpermanganat

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

- Kobbersulfat

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

- Bariumhydroksyd

Ba (OH) ₂ , (Ba ²⁺ OH ^- ), i et forhold på 1: 2 (Ba ²⁺ : OH ^- )

- Aluminiumbromid

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

- Jern (III) oksid

Fe ₂ O ₃ , (Fe ³⁺ O ^2- ), i et forhold på 2: 3 (2Fe ³⁺ : 3O ^2- )

- Strontiumoksid

SrO, (Sr ²⁺ O ^2- ), i forholdet 1: 1 (Sr ²⁺ : O ^2- )

- Sølvklorid

AgCl, (Ag ⁺ Cl ^- ), i et forhold på 1: 1 (Ag ⁺ : Cl ^- )

- Andre

-CH ₃ COONa, (CH ₃ COONa ⁺ ), i et 1: 1 forhold (CH ₃ COO ^- : Na ⁺ )

- NH ₄ I, (NH ₄ ⁺ I ^- ), i et forhold på 1: 1 (NH ₄ ⁺ : I ^- )

Hver av disse forbindelsene har en ionebinding der millioner av ioner, tilsvarende deres kjemiske formler, tiltrekkes elektrostatisk og danner et fast stoff. Jo større størrelsen på sine ioniske ladninger er, jo sterkere blir de elektrostatiske attraksjonene og frastøtningene.

Derfor har en ionebinding en tendens til å være sterkere jo større ladningene på ionene som utgjør forbindelsen.

Løste øvelser

Her er noen øvelser som omsetter den grunnleggende kunnskapen om ionisk binding.

- Oppgave 1

Hvilken av følgende forbindelser er ionisk? Alternativene er: HF, H ₂ O, NaH, H ₂ S, NH _3, og MgO.

En ionisk forbindelse må per definisjon ha en ionebinding. Jo større elektronegativitetsforskjell mellom dens bestanddeler, jo større er ionens karakter av bindingen.

Derfor er de alternativer som ikke har et metallisk grunnstoff utelukkes i prinsippet: HF, H ₂ O, H ₂ S og NH ₃ . Alle disse forbindelsene består av bare ikke-metalliske elementer. NH ₄ ⁺ -kationen er et unntak fra denne regelen, siden den ikke har noen metaller.

De resterende alternativene er NaH og MgO, som har metallene Na og Mg, henholdsvis festet til ikke-metalliske elementer. NaH (Na ⁺ H ^- ) og MgO (Mg ²⁺ O ^2- ) er ioniske forbindelser.

- Oppgave 2

Vurder følgende hypotetiske forbindelse: Ag (NH ₄ ) ₂ CO ₃ I. Hva er dets ioner og i hvilken andel finner de i det faste stoffet?

Nedbryting av forbindelsen i dets ioner har vi: Ag ⁺ , NH ₄ ⁺ , CO ₃ ^2- og I ^- . Disse forbindes elektrostatisk etter forholdet 1: 2: 1: 1 (Ag ⁺ : 2NH ₄ ⁺ : CO ₃ ^2- : I ^- ). Dette betyr at mengden av NH ₄ ⁺ kationer er det dobbelte av Ag ⁺ , CO ₃ ^2- og I ^- ioner .

- Oppgave 3

KBr er sammensatt av K ⁺ og Br ^- ioner , med en størrelse på ladningen. Deretter besitter CaS Ca ²⁺ og S ^2- -ionene , med ladninger med dobbel størrelse, så det kan tenkes at den ioniske bindingen i CaS er sterkere enn i KBr; og også sterkere enn Na ₂ SO ₄ , siden sistnevnte er sammensatt av Na ⁺ og SO ₄ ^2- ioner .

Både CaS og CuO kan ha en like sterk ionebinding, siden de begge inneholder ioner med ladninger med dobbel størrelse. Deretter har vi AlPO ₄ , med Al ³⁺ og PO ₄ ^3- ioner . Disse ionene har tredoble størrelsesladninger, så den ioniske bindingen i AlPO ₄ bør være sterkere enn i alle de tidligere alternativene.

Og til slutt har vi vinneren Pb ₃ P ₄ , for hvis vi antar at den består av ioner, blir disse Pb ⁴⁺ og P ^3- . Deres ladninger har de høyeste størrelser; og derfor, Pb ₃ P ₄ er den forbindelse som sannsynligvis har den sterkeste ionebinding.

referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi (8. utg.). CENGAGE Læring.
2. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Ionisk liming. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11. februar 2020). Ionic vs kovalente obligasjoner - Forstå forskjellen. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
5. Redaktørene av Encyclopaedia Britannica. (31. januar 2020). Ionisk binding. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: britannica.com
6. Chemicool Dictionary. (2017). Definisjon av Ionic Bonding. Gjenopprettet fra: chemicool.com