Іонний зв’язок

Хімія – “чарівна” наука. А де ви ще отримаєте безпечну речовину, з’єднавши два небезпечних? Йдеться про звичайної повареної солі – NaCl. Розглянемо докладніше кожен елемент, спираючись на раніше отримані знання про будову атома.

  • Натрій – Na, лужної метал (група IA).
  • Електронна конфігурація: 1s22s22p63s1

Як бачимо, натрій має один валентний електрон, який він “згоден” віддати, щоб його енергетичні рівні стали завершеними.

  • Хлор – Cl, галоген (група VIIA).
  • Електронна конфігурація: 1s22s22p63s23p5

Як бачимо, хлор має 7 валентних електронів і йому “не вистачає” одного електрона, щоб його енергетичні рівні стали завершеними.

Тепер здогадуєтеся, чому так “дружні” атоми хлору і натрію?

Раніше йшлося про те, що повністю “укомплектовані” енергетичні рівні мають інертні гази (група VIIIA) – у них повністю заповнені зовнішні s і p-орбіталі. Звідси вони так погано вступають в хімічні реакції з іншими елементами (їм просто не треба ні з ким “дружити”, оскільки ні віддавати, ні приймати електрони вони “не хочуть”).

Головний закон хімічної реакції – заповнення валентного енергетичного рівня

Коли валентний енергетичний рівень заповнений – елемент стає стабільним або насиченим.

Інертних газів “пощастило”, а що ж робити іншим елементам періодичної таблиці? Звичайно ж, “шукати” собі пару, подібно дверному замку і ключу – певного замку відповідає свій ключ. Так і хімічні елементи, намагаючись заповнити свій зовнішній енергетичний рівень, вступають з іншими елементами в реакції, створюючи стійкі сполуки. Оскільки заповнюються зовнішні s (2 електрона) і р (6 електронів) орбіталі, то даний процес отримав назву “правило октету” (октет = 8)

Будь-атом може отримати або віддати не більше трьох електронів

1. Натрій: Na

На зовнішньому енергетичному рівні атома натрію знаходиться один електрон. Для переходу до стабільного стану, натрій повинен: або віддати цей електрон, або прийняти сім нових. Виходячи з вищесказаного, натрій буде віддавати електрон. При цьому у нього “зникає” 3s-орбіталь, а кількість протонів (11) буде на один перевершувати кількість електронів (10). Тому, нейтральний атом натрію перетвориться в позитивно заряджений іон – катіон.

Електронна конфігурація катіона натрію: Na + 1s22s22p6

Особливо уважні читачі справедливо скажуть, що така ж електронна конфігурація і у неону (Ne). Так що ж, натрій перетворився в неон? Зовсім ні – не забувайте про протонах! Їх, як і раніше; у натрію – 11; у неону – 10. Кажуть, що катіон натрію є ізоелектронними неону (оскільки їх електронні конфігурації однакові).

Підведемо підсумок:

  • атом натрію і його катіон відрізняються одним електроном;
  • катіон натрію має менший розмір, оскільки він втрачає зовнішній енергетичний рівень.

2. Хлор: Cl
У хлору ситуація прямо протилежна – на зовнішньому енергетичному рівні у нього знаходиться сім валентних електронів і йому треба прийняти один електрон, щоб стати стабільним. При цьому відбудуться наступні процеси:

  • атом хлору прийме один електрон і стане негативно зарядженим аніоном (17 протонів і 18 електронів);
  • електронна конфігурація хлору: Cl- 1s22s22p63s23p6
  • аніон хлору є ізоелектронними аргону (Ar);
  • оскільки зовнішній енергетичний рівень хлору “добудувався”, то радіус катіона хлору буде трохи більше, ніж у “чистого” атома хлору.

3. Куховарська сіль (хлорид натрію): NaCl
Виходячи з вищесказаного, видно, що електрон, який віддає натрій, стає електроном, який отримує хлор.

В результаті переміщення електрона утворюються іони: катіон натрію (Na +) і аніон хлору (Cl-). Оскільки протилежні заряди притягуються, то утворюється стійке з’єднання NaCl (хлорид натрію) – кухонна сіль.

В результаті взаємного тяжіння протилежно заряджених іонів, утворюється іонний зв’язок – стійке хімічна сполука.

З’єднання з іонними зв’язками називають солями.

У кристалічній решітці хлориду натрію кожен катіон натрію оточений шістьма аніонами хлору. І навпаки, кожен аніон хлору оточений шістьма катіонами натрію.

4. Катіони і аніони

Інші солі утворюються за аналогічним принципом, що і хлорид натрію. Метал віддає електрони, а неметалл їх отримує. З періодичної таблиці видно, що:

  • елементи групи IA (лужні метали) віддають один електрон і утворюють катіон з зарядом 1+;
  • елементи групи IIA (лужноземельні метали) віддають два електрона і утворюють катіон з зарядом 2+;
  • елементи групи IIIA віддають три електрона і утворюють катіон з зарядом 3+;
  • елементи групи VIIA (галогени) приймають один електрон і утворюють аніон із зарядом 1;
  • елементи групи VIA приймають два електрона і утворюють аніон із зарядом 2;
  • елементи групи VA приймають три електрона і утворюють аніон із зарядом 3;
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Маркери апоптозу