Ion bog’ va vodorod bog’
Ionli bogʻlanish kimyoviy bogʻlanishning bir turi boʻlib, u qarama-qarshi zaryadlangan ionlar oʻrtasidagi yoki elektromanfiyligi keskin farq qiluvchi ikki atom [1] orasidagi elektrostatik tortishishni oʻz ichiga oladi va ionli birikmalarda yuzaga keladigan birlamchi oʻzaro taʼsirdir. Bu kovalent bog'lanish va metall bog'lanish bilan bir qatorda bog'lanishning asosiy turlaridan biridir. Ionlar elektrostatik zaryadga ega bo'lgan atomlar (yoki atomlar guruhlari). Elektron olgan atomlar manfiy zaryadlangan ionlarni (anionlar deb ataladi) hosil qiladi. Elektronlarni yo'qotadigan atomlar musbat zaryadlangan ionlarni (kationlar deb ataladi) hosil qiladi. Elektronlarning bunday uzatilishi kovalentlikdan farqli ravishda elektrovalentlik deb nomlanadi. Eng oddiy holatda, kation metall atomi va anion metall bo'lmagan atomdir, lekin bu ionlar yanada murakkab tabiatga ega bo'lishi mumkin, masalan. NH+ 4 yoki SO2− 4 kabi molekulyar ionlar. Soddaroq qilib aytganda, ion bog‘lanish har ikki atom uchun to‘liq valentlik qobig‘ini olish uchun elektronlarning metalldan metall bo‘lmaganga o‘tishi natijasida hosil bo‘ladi.
Bir atom yoki molekula elektronni boshqasiga to'liq o'tkazadigan toza ionli bog'lanish mavjud bo'lmasligini tan olish muhimdir: barcha ionli birikmalar ma'lum darajada kovalent bog'lanish yoki elektron almashishga ega. Shunday qilib, "ionli bog'lanish" atamasi ion xarakteri kovalent xarakterdan katta bo'lsa, ya'ni ikki atom o'rtasida elektronegativlik katta farq bo'lgan bog'lanish ko'proq qutbli (ionli) bo'lishiga olib keladigan bog'lanishdir. elektronlar teng taqsimlangan kovalent bog'lanishga qaraganda. Qisman ionli va qisman kovalent xarakterga ega bo'lgan bog'lanishlar qutbli kovalent bog'lanishlar deyiladi. Ion birikmalari erigan yoki eritmada elektr tokini o'tkazadi, odatda qattiq holatda emas. Ionli birikmalar, odatda, ular tarkibidagi ionlarning zaryadiga qarab yuqori erish nuqtasiga ega. Zaryadlar qanchalik yuqori bo'lsa, birlashtiruvchi kuchlar shunchalik kuchli bo'ladi va erish nuqtasi shunchalik yuqori bo'ladi. Ular suvda ham eriydi; Birlashtiruvchi kuchlar qanchalik kuchli bo'lsa, eruvchanligi shunchalik past bo'ladi.[2]
Deyarli to'liq yoki deyarli bo'sh valentlik qobig'iga ega bo'lgan atomlar juda reaktivdir. Kuchli elektronegativ bo'lgan atomlar (galogenlarda bo'lgani kabi) ko'pincha valentlik qobig'ida faqat bitta yoki ikkita bo'sh orbitalga ega va ko'pincha boshqa molekulalar bilan bog'lanadi yoki anionlarni hosil qilish uchun elektron oladi. Kuchsiz elektronegativ atomlar (masalan, ishqoriy metallar) nisbatan kam valentlik elektronlariga ega boʻlib, ular kuchli elektronegativ atomlar bilan oson taqsimlanadi. Natijada kuchsiz elektron manfiy atomlar elektron bulutini buzib, kationlar hosil qiladi.
Ionlanish energiyasi past bo'lgan element atomlari (odatda metall) barqaror elektron konfiguratsiyasiga erishish uchun elektronlarning bir qismini berganida, ionli bog'lanish oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasidan kelib chiqishi mumkin. Bunda kationlar hosil bo'ladi. Elektron yaqinligi yuqori bo'lgan boshqa elementning atomi (odatda metall bo'lmagan) barqaror elektron konfiguratsiyasiga erishish uchun bir yoki bir nechta elektronni qabul qiladi va elektronlarni qabul qilgandan so'ng atom anionga aylanadi. Odatda, barqaror elektron konfiguratsiyasi s-blok va p-blokdagi elementlar uchun olijanob gazlardan biri va d-blok va f-blok elementlari uchun alohida barqaror elektron konfiguratsiyalardir. Anionlar va kationlar orasidagi elektrostatik tortishish kristallografik panjarali qattiq jismning hosil bo'lishiga olib keladi, unda ionlar o'zgaruvchan tarzda joylashadi. Bunday panjarada odatda diskret molekulyar birliklarni ajratib bo'lmaydi, shuning uchun hosil bo'lgan birikmalar molekulyar tabiatga ega emas. Biroq, ionlarning o'zi murakkab bo'lishi mumkin va atsetat anioni yoki ammoniy kationi kabi molekulyar ionlarni hosil qilishi mumkin.
Lityum ftoridni hosil qilish uchun lityum va ftor o'rtasidagi ionli bog'lanishning ifodalanishi. Litiy past ionlanish energiyasiga ega va o'zining yakka valentlik elektronini musbat elektron yaqinlikka ega bo'lgan va lityum atomi tomonidan berilgan elektronni qabul qiladigan ftor atomiga osongina beradi. Natijada, litiy geliy bilan izoelektronik, ftor esa neon bilan izoelektronikdir. Ikki hosil bo'lgan ionlar o'rtasida elektrostatik o'zaro ta'sir sodir bo'ladi, lekin odatda agregatsiya ulardan ikkitasi bilan cheklanmaydi. Buning o'rniga, ionli bog'lanish bilan birlashtirilgan butun panjaraga agregatsiya hosil bo'ladi.
Masalan, oddiy osh tuzi natriy xloriddir. Natriy (Na) va xlor (Cl) birlashganda, natriy atomlarining har biri elektronni yo'qotib, kationlarni (Na +) hosil qiladi va xlor atomlarining har biri anionlarni (Cl-) hosil qilish uchun elektron oladi. Keyin bu ionlar natriy xlorid (NaCl) hosil qilish uchun 1:1 nisbatda bir-biriga tortiladi.
Na + Cl → Na+ + Cl− → NaCl
Biroq, zaryadning neytralligini ta'minlash uchun anionlar va kationlar o'rtasidagi qat'iy nisbatlar kuzatiladi, shunda ionli birikmalar molekulyar birikmalar bo'lmasa ham, umuman olganda, stoxiometriya qoidalariga bo'ysunadi. Qotishmalarga o'tuvchi va aralash ionli va metall bog'lanishga ega bo'lgan birikmalar uchun endi bunday bo'lmasligi mumkin. Ko'pgina sulfidlar, masalan, stoixiometrik bo'lmagan birikmalar hosil qiladi. Ko'pgina ionli birikmalar tuzlar deb ataladi, chunki ular NaOH kabi Arrhenius asosini HCl kabi Arrhenius kislotasi bilan neytrallash reaktsiyasida ham hosil bo'lishi mumkin.
NaOH + HCl → NaCl + H2O
Keyin tuz NaCl kislota qoldig'i Cl- va asos qoldig'i Na + dan iborat deyiladi.
Kation hosil qilish uchun elektronlarni olib tashlash endotermik bo'lib, tizimning umumiy energiyasini oshiradi. Mavjud aloqalarning uzilishi yoki anionlarni hosil qilish uchun bir nechta elektron qo'shilishi bilan bog'liq energiya o'zgarishlari ham bo'lishi mumkin. Biroq, anionning kationning valentlik elektronlarini qabul qilish harakati va ionlarning bir-biriga keyingi tortishishi (panjara) energiyani chiqaradi va shu bilan tizimning umumiy energiyasini pasaytiradi.
Reaksiya uchun umumiy energiya o'zgarishi qulay bo'lgan taqdirdagina ionli bog'lanish sodir bo'ladi. Umuman olganda, reaksiya ekzotermik, lekin, masalan, simob oksidi (HgO) hosil bo'lishi endotermikdir. Hosil boʻlgan ionlarning zaryadi ion bogʻlanish kuchining asosiy omili hisoblanadi, masalan. C+A− tuzi Kulon qonuniga koʻra C2+A2− dan taxminan toʻrt marta kuchsizroq elektrostatik kuchlar taʼsirida ushlab turiladi, bunda C va A mos ravishda umumiy kation va anionni ifodalaydi. Bu juda sodda argumentda ionlarning o'lchamlari va panjaraning o'ziga xos o'rami e'tiborga olinmaydi.
Qattiq holatda ionli birikmalar panjara tuzilmalarini hosil qiladi. Panjara shaklini aniqlashda ikkita asosiy omil - ionlarning nisbiy zaryadlari va ularning nisbiy o'lchamlari. Ba'zi tuzilmalar bir qator birikmalar tomonidan qabul qilinadi; masalan, tosh tuzi natriy xloridning tuzilishi, shuningdek, ko'plab gidroksidi halidlar va magniy oksidi kabi ikkilik oksidlar tomonidan qabul qilinadi. Pauling qoidalari ion kristallarining kristall tuzilmalarini bashorat qilish va ratsionalizatsiya qilish uchun ko'rsatmalar beradi.
|
