10. Ионная связь. Условия образования ионной связи, механизм образования, свойства связи.

Ионная связь – это химическая связь между ионами, осуществляемая электростатическим притяжением. Ионы образуются путем полного смещения электронной пары к одному из атомов. Этот тип связи образуется, если разность электроотрицательности атомов велика, т.е. ∆Χ ≥ 2.1, пр: NaCl, у Na 0.9, у Cl 3.1, ∆Χ=3.1-0.9=2.2≥2.1 => связь ионная

Если 1.4 < ∆Χ < 2.1, то связь ионно-ковалентная, имеет свойства ионной связи.

Ионная связь – это предельный случай ковалентной полярной связи. К типичным соединениям с ионным типом связи относятся галогениды щелочных металлов (NaCl)

Механизм возникновения ионной связи –

3s1 Na 0 - e  Na+

3s23p5 Cl o + e Cl-

.. ..

Na∙ + ∙Cl∙∙Na+[∙∙Cl∙∙]−

.. ..

Т.о., в механизме возникновения неполярной ковалентной связи, полярной ковалентной связи и ионной нет принципиального различия. Они различаются лишь степенью поляризации (смещешнием общих электронных пар). Природа же химических связей едина. Предсказать полярность связи можно на основании значений электроотрицательности атомов элемента. Чем больше разность электроотр-ти связанных атомов, тем сильнее выражена полярность.

Т.о., если электроотрицательности атомов различаются очень сильно (например, атомов щелочных металлов и галогенов), то при их сближении валентные электроны одного атома полностью переходят на второй атом. В результате этого перехода оба атома становятся ионами и принимают электронную структуру ближайшего благородного газа. Например, при взаимодействии атомов натрия и хлора, они превращаются в ионы Na+ и Сl-, между которыми возникает электростатическое притяжение. Молекулы, в которых существует в чистом виде ионная связь, встречаются в парообразном состоянии вещества. Ионные кристаллы состоят из бесконечных рядов чередующихся положительных и отрицательных ионов, связанных электростатическими силами. При растворении ионных кристаллов или их плавлении в раствор или расплав переходят положительные и отрицательные ионы.

Следует отметить, что ионные связи обладают большой прочностью, поэтому для разрушения ионных кристаллов необходимо затратить большую энергию. Этим объясняется тот факт, что ионные соединения имеют высокие температуры плавления.

В отличие от ковалентной связи ионная не обладает свойствами насыщаемости и направленности. Причина этого состоит в том, что электрическое поле, создаваемое ионами, имеет сферическую симметрию и действует одинаково на все ионы. Поэтому количество ионов, окружающих данный ион, и их пространственное расположение определяются только величинами зарядов ионов и их размерами.

11. Металлическая связь. Условия образования металлической связи, механизм образования, свойства связи.

Характерна для элементов, атомы которых на внешнем уровне имеют мало валентных электронов, слабо удерживающихся в атоме и большое количество энергетически близких свободных орбиталей. Это создает условия для свободного перемещения электронов по орбиталям атомов металла. Т.о. металлическая связь – это связь между ионами металла, осуществляемая за счет общих электронов, свободно перемещающихся по кристаллу. Слабо связанные с ядрами атомов оторвавшиеся валентные электроны соединяются с «+» ионами и образуют временные атомы, потом снова отрываются и соединяются уже с другими ионами и т.д. Эти электроны называются «обоществленными», т.е. принадлежащие всем атомам одновременно – «электронный газ»

В кристаллической решетке металлов существует большая свобода перемещения электронов: одни из атомов будут терять свои электроны, а образующиеся ионы могут принимать эти электроны из «электронного газа». Как следствие, металл представляет собой ряд положительных ионов, локализованных в определенных положениях кристаллической решетки, и большое количество электронов, сравнительно свободно перемещающихся в поле положительных центров. В этом состоит важное отличие металлических связей от ковалентных, которые имеют строгую направленность в пространстве.

В чистом виде МС характерна для металлов щелочных и щелочноземельных.

Важнейшим признаком металлов считают высокую электропроводность, которая уменьшается с ростом температуры. Электроны в металле беспорядочно движутся, переходя от одного атома к другому. А положительно заряженные ионы лишь слегка колеблются около своего положения в кристаллической решетке. Благодаря наличию свободных, не связанных с определенными атомами электронов, металлы хорошо проводят электрический ток и тепло. При нагревании металла колебания катионов усиливаются. Электронам труднее продвигаться между ними, поэтому электрическое сопротивление металла увеличивается.

Наличие свободных электронов обусловливают высокую теплопроводность металлов и характерный металлический блеск. Их высокая пластичность и ковкость связаны с возможностью взаимного смещения катионов в металлической кристаллической решетке без разрыва химической связи.