ИОННАЯ СВЯЗЬ

При взаимодействии атомов, резко различных по электроотрицательности, общая электронная пара может быть прак­тически полностью смещена к более электроотрицательному ато­му, превращая его в отрицательный ион, при этом другой атом превращается в положительный ион. Между ионами возникает электростатическое притяжение, то есть ионная связь.

Химическая связь, для которой характерно сильное взаи­модействие общей электронной пары с ядром только одного из соединяемых атомов, что приводит к образованию про­тивоположно заряженных ионов, электростатически при­тягивающихся друг к другу, называется ионной связью.

Ионная связь наблюдается только в соединениях атомов ти­пичных металлов с типичными неметаллами, например в CsF, KBr, NaCl, и только в твёрдом состоянии.

Электрическое поле иона имеет сферическую симметрию, вследствие чего ионная связь, в отличие от ковалентной, не об­ладает направленностью и насыщаемостью. Го­ворить о связи между каким-либо катионом и одним опреде­лённым анионом нельзя – всегда любой катион взаимо­действует со всеми анионами, находящимися поблизости. Отсюда следует характерная особенность соединений с ионной связью — ассоциация.

Благодаря ассоциации ионов все соединения с ионной связью в твёрдом состоянии имеют ионную кристалли­ческую решетку.

В узлах ионной кристаллической ре­шетки чередуются катионы и анионы (рис.). Расстояния между противоположно заряженными ионами в кристаллах меньше, чем расстояния между одноименными ионами, поэто­му электростатические силы межионного притяжения преобла­дают над силами отталкивания. Так как электростатические силы не обладают ни насыщаемостью, ни направленностью, каждый ион взаимодействует не только с ионами своего непо­средственного окружения, но и со всеми другими ионами крис­талла.

К числу важнейших типов ионных кристаллических реше­ток относятся решетки типа NaCl (рис.а) и решетки типа CsCl (рис. б). В кристалле NaCl восемь хлорид-ионов об­разуют восемь вершин куба, а шесть других хлорид-ионов ле­жат в центрах шести граней этого куба. Таким образом, хлорид-ионы образуют кубическую гранецентрированную решетку. Меньшие по размерам катионы натрия (r_С1^- = 167 пм, r _Na⁺ = 116 пм) занимают октаэдрические пустоты в решетке, образо­ванной хлорид-ионами. Решетка, образованная катионами нат­рия, также является кубической гранецентрированной. Поэто­му кристаллические решетки типа NaCl можно рассматривать как результат взаимного проникновения двух кубических гранецентрированных решеток. Так как каждый катион натрия в решетке NaCl окружен шестью хлорид-ионами, а каждый хло­рид-ион окружают шесть катионов натрия, то координацион­ные числа обоих ионов равны шести.

Радиус катиона цезия (181 пм) немного больше радиуса хло­рид-иона (167 пм). В результате этого CsCl образует кристаллы другого типа, чем NaCl. И катионы цезия и хлорид-ионы обра­зуют кубические решетки, так что в центре куба, образованного восемью хлорид-ионами, находится катион цезия, и наоборот. Для обоих ионов в решетке хлорида цезия координационные числа равны восьми.

Рис.. Кристаллические решетки NaCl (a), CsCl (б)и модели взаимного расположения катионов и анионов в них.

Ионный кристалл не содержит молекул, его можно считать одной громадной молекулой, так как все сосед­ние ионы в нём связаны одинаковыми силами. Вследствие вы­сокой полярности ионной связи и склонности ионов к ассоциа­ции с молекулами полярных растворителей ионные соединения в воде (диэлектрическая проницаемость воды ε при 25 ⁰С равна 78,3) легко диссоциируют на ионы, которые сразу же гидратируются в растворе, то есть образуют новые ассоциаты, называемые гидратами. Для ионных соединений характерны высокие температуры плавле­ния и кипения; их расплавы и растворы проводят электриче­ский ток.

Из сопоставления особенностей ионной и ковалентной связи следует, что ионную связь можно рассматривать как предельный случай сильнополярной ковалентной связи. Идеальных ионных соединений не существует, поэтому говорят о частично ионном и частично ковалентном характере связей. Так, даже связь в молекуле CsF носит частично ковалентный характер, так как электронная плотность МО сосредоточена у аниона фтора только на 94 %. Степень ионности связи обычно тем выше, чем больше разность относительной электроотрица­тельности (ОЭО) между соединёнными атомами.

Поиск по сайту: