İYONIK BAĞ: ÖZELLIKLERI, NASIL OLUŞTUĞU VE ÖRNEKLER - KIMYA - 2025

İyonik bağ kimyasal bağ bir tür içinde var olan zıt yüklü iyonlar arasındaki elektrostatik çekim. Yani, pozitif yüklü bir iyon, negatif yüklü bir iyonla bir bağ oluşturur ve elektronları bir atomdan diğerine aktarır.

Bu tür kimyasal bağ, bir atomdaki değerlik elektronları kalıcı olarak başka bir atoma aktarıldığında oluşur. Elektron kaybeden atom bir katyon (pozitif yüklü), elektron kazanan atom ise bir anyon (negatif yüklü) olur.

İyonik bağ örneği: sodyum florür. Sodyum bir değerlik elektronunu kaybeder ve onu florine verir. Wdcf

İyonik bağ kavramı

İyonik bağ, iyon adı verilen elektrik yüklü parçacıkların iyonik katılara ve sıvılara yol açmak için etkileşime girdiği bir bağdır. Bu bağ, yüz milyonlarca iyon arasındaki elektrostatik etkileşimlerin ürünüdür ve bunlardan sadece birkaçı ile sınırlı değildir; yani, pozitif yük ile negatif yük arasındaki çekimin ötesine geçer.

Örneğin, daha iyi sofra tuzu olarak bilinen iyonik bileşik sodyum klorür, NaCl'yi düşünün. NaCl'de iyonik bağ baskındır, bu nedenle Na ⁺ ve Cl ^- iyonlarından oluşur . Na ⁺ pozitif iyon veya katyon, Cl ^- (klorür) ise negatif iyon veya anyondur.

Sodyum klorürdeki Na + ve Cl- iyonları iyonik bağ ile bir arada tutulur. Kaynak: Eyal Bairey, Wikipedia.

Hem Na ⁺ hem de Cl ^- zıt elektrik yüklerinden etkilenir. Bu iyonlar arasındaki mesafeler, diğerlerinin birbirine yaklaşmasına izin verir, böylece NaCl çiftleri ve çiftleri görünür. Na ⁺ katyonları , eşit yüklere sahip oldukları için birbirlerini iterler ve aynı şey Cl ^- anyonlarında birbirleriyle olur .

Milyonlarca Na ⁺ ve Cl ^- iyonunun olabildiğince kararlı bir yapı oluşturmak için birleşmeyi, birleşmeyi başardığı bir zaman gelir ; biri iyonik bağ tarafından yönetilir (üstteki resim). Na ⁺ katyonları , çekirdeklerinin dış elektronlar üzerindeki artan etkin nükleer kuvveti nedeniyle Cl ^- anyonlarından daha küçüktür .

NaCl'nin iyonik bağı. Rhannosh / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

İyonik bağ, iyonlar arasındaki mesafenin (Na ⁺ ve Cl ^- NaCl durumunda) diğer katılara kıyasla küçük olduğu sıralı yapılar oluşturarak karakterize edilir . Yani iyonik kristal yapıdan bahsediyoruz.

İyonik bir bağ nasıl oluşur?

İyonik bağ, yalnızca iyonların yüklerinin ortaya çıkması için bir elektron dağılımı meydana geldiğinde gerçekleşir. Bu tür bir bağ, nötr parçacıklar arasında asla oluşamaz. Mutlaka katyonlar ve anyonlar olmalıdır. Ama nereden geliyorlar?

İyonik bağ illüstrasyon. a) Sodyumun net bir negatif yükü vardır. b) Sodyum, klora elektron verir. Sodyum net pozitif yüklü ve klor net negatif yüklü halde kalır ve iyonik bağ oluşturur. Milyonlarca Na ve Cl atomu arasındaki bu tür bir bağ, fiziksel tuzun oluşmasına neden olur. OpenStax College / CC TARAFINDAN (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

İyonların ortaya çıktığı birçok yol vardır, ancak esasen çoğu bir oksidasyon-indirgeme reaksiyonuna dayanır. Çoğu inorganik iyonik bileşik, metalik olmayan bir elementle (periyodik tablonun p bloğundakiler) bağlanmış bir metalik elementten oluşur.

Metalin bir katyon haline gelmesi için okside olması, elektron kaybetmesi gerekir. Öte yandan, metalik olmayan element indirgenir, bu elektronları kazanır ve bir anyon haline gelir. Aşağıdaki görüntü, sodyum ve klor atomlarından NaCl oluşumu için bu noktayı göstermektedir:

İyonik bir bağ oluşumu. Kaynak: Shafei, Arapça Wikipedia / Kamu malı

Na atomu, valans elektronlarından birini Cl'ye bağışlar.Bu elektron dağılımı gerçekleştiğinde, Na ⁺ ve Cl ^- iyonları oluşur ve bunlar birbirlerini hemen ve elektrostatik olarak çekmeye başlar.

Nedenle Na söylenir ⁺ ve Cl ^- varsayımsal Na-Cl kovalent bağ için beklenen ne olabileceğini aksine elektron herhangi çifti, paylaşmıyoruz.

İyonik bağ özellikleri

İyonik bağ yönsüzdür, yani kuvveti tek bir yönde mevcut değildir, daha çok iyonları ayıran mesafelerin bir fonksiyonu olarak uzayda yayılır. Bu gerçek önemlidir, çünkü iyonların sıkı bir şekilde bağlandığı anlamına gelir, bu da iyonik katıların birçok fiziksel özelliğini açıklar.

Erime noktası

İyonik bağ, tuzun 801 ºC sıcaklıkta erimesinden sorumludur. Bu sıcaklık, çeşitli metallerin erime noktalarına kıyasla oldukça yüksektir.

Bunun nedeni, NaCl'nin iyonlarının kristallerinden serbestçe akmaya başlaması için yeterli ısıyı emmesi gerektiğidir; yani, Na ⁺ ve Cl ^- arasındaki çekimlerin üstesinden gelinmesi gerekir .

Kaynama noktası

İyonik bileşiklerin erime ve kaynama noktaları, güçlü elektrostatik etkileşimleri nedeniyle özellikle yüksektir: iyonik bağları. Bununla birlikte, bu bağ birçok iyon içerdiğinden, bu davranış genellikle daha çok moleküller arası kuvvetlere atfedilir ve uygun şekilde iyonik bağa atfedilir.

Tuz durumunda, NaCl eridiğinde, aynı ilk iyonlardan oluşan bir sıvı elde edilir; sadece şimdi daha özgürce hareket ediyorlar. İyonik bağ hala mevcuttur. Na ⁺ ve Cl ^- iyonları , iyonların gaz fazına kaçmasını önleyen yüksek bir yüzey gerilimi oluşturmak için sıvının yüzeyinde buluşur.

Bu nedenle erimiş tuzun kaynaması için sıcaklığını daha da artırması gerekir. NaCl'nin kaynama noktası 1465 ° C'dir. Bu sıcaklıkta ısı , sıvıdaki Na ⁺ ve Cl ^- arasındaki çekiciliği aşar , bu nedenle NaCl buharları atmosfer basıncına eşit bir basınçla oluşmaya başlar.

Elektronegativite

Daha önce iyonik bağın metalik bir element ile metal olmayan bir element arasında oluştuğu söyleniyordu. Kısaca: bir metal ile metal olmayan arasında. Bu normalde inorganik iyonik bileşikler için geçerlidir; özellikle NaCl gibi ikili tipte olanlar.

Bir elektron bölümünün (Na ⁺ Cl ^- ) oluşması ve bir paylaşımın (Na-Cl) olmaması için, iki atom arasında elektronegatiflikte büyük bir fark olması gerekir. Aksi takdirde ikisi arasında iyonik bağ oluşmaz. Muhtemelen Na ve Cl birbirine yaklaşır, etkileşir, ancak daha yüksek elektronegatifliği nedeniyle hemen Cl, Na'dan bir elektron "alır".

Bununla birlikte, bu senaryo yalnızca NaCl gibi ikili bileşikler, MX için geçerlidir. Diğer tuzlar veya iyonik bileşikler için, bunların oluşum süreçleri daha karmaşıktır ve tamamen atomik veya moleküler bir perspektiften yaklaşılamaz.

Türleri

Elektrostatik fenomen tamamen fiziksel olduğundan, yalnızca iyonların etkileşim biçimini veya sahip oldukları atomların sayısını değiştirdiğinden, farklı tipte iyonik bağlar yoktur; yani tek atomlu veya çok atomlu iyonlarsa. Benzer şekilde, her element veya bileşik, bileşiğin doğasını tanımlayan karakteristik bir iyondan kaynaklanır.

Örnekler bölümünde bu noktaya değineceğiz ve iyonik bağın özünde tüm bileşiklerde aynı olduğu görülecektir. Bu yerine getirilmediğinde, iyonik bağın belirli bir kovalent karaktere sahip olduğu söylenir ki bu, anyonların katyonlarla koordine olduğu birçok geçiş metali tuzunda olduğu gibi; örneğin, FeCl ₃ (Fe ³⁺ -Cl ^- ).

İyonik bağ örnekleri

Aşağıda birkaç iyonik bileşik listelenecek ve bunların iyonları ve oranları vurgulanacaktır:

- Magnezyum klorür

MgC ₂ , (Mg ^{+ 2} Cl ^- ), 1: 2 oranında (Mg ^{+ 2} : 2 Cl ^- )

- Potasyum florür

KF, (K ⁺ F ^- ), 1: 1 oranında (K ⁺ : F ^- )

- Sodyum Sülfat

Na ₂ S, (Na ⁺ S ^2- ), 2: 1 oranında (2Na ⁺ : S ^2- )

- Lito hidroksit

LiOH, (Li ⁺ OH ^- ), 1: 1 oranında (Li ⁺ : OH ^- )

- Kalsiyum florür

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

- Sodyum karbonat

Na ₂ CO ₃ , (Na ⁺ CO ₃ ^2- ), 2: 1 oranında (2Na ⁺ : CO ₃ ^2- )

- Kalsiyum karbonat

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

- Potasyum permanganat

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

- Bakır sülfat

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

- Baryum hidroksit

Ba (OH) ₂ , (Ba ²⁺ OH ^- ), 1: 2 oranında (Ba ²⁺ : OH ^- )

- Alüminyum bromür

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

- Demir (III) oksit

Fe ₂ O ₃ , (Fe ³⁺ O ^2- ), 2: 3 oranında (2Fe ³⁺ : 3O ^2- )

- Stronsiyum oksit

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

- Gümüş klorür

AgCl, (Ag ⁺ Cl ^- ), 1: 1 oranında (Ag ⁺ : Cl ^- )

- Diğerleri

-CH ₃ COONa, (CH ₃ COONa ⁺ 1 olarak),: 1 oranında, (CH ₃ COO ^- Na ⁺ )

- NH ₄ I, (NH ₄ ⁺ I ^- ), 1: 1 oranında (NH ₄ ⁺ : I ^- )

Bu bileşiklerin her biri, kimyasal formüllerine karşılık gelen milyonlarca iyonun elektrostatik olarak çekildiği ve bir katı oluşturduğu iyonik bir bağa sahiptir. İyonik yüklerinin büyüklüğü ne kadar büyükse, elektrostatik çekimler ve itmeler o kadar güçlüdür.

Bu nedenle, bir iyonik bağ, bileşiği oluşturan iyonlar üzerindeki yükler arttıkça daha güçlü olma eğilimindedir.

Çözülmüş egzersizler

İyonik bağın temel bilgilerini uygulamaya koyan bazı egzersizler.

- 1. Egzersiz

Aşağıdaki bileşiklerden hangisi iyoniktir? Seçenekler: F, H ₂ , O, NaH, H ₂ S, NH _3, ve MgO.

İyonik bir bileşiğin tanımı gereği iyonik bir bağa sahip olması gerekir. Kurucu elemanları arasındaki elektronegatiflik farkı ne kadar büyükse, söz konusu bağın iyonik karakteri o kadar büyük olur.

Bu nedenle, metalik element içermeyen seçenekler prensip olarak göz ardı edilir: HF, H ₂ O, H ₂ S ve NH ₃ . Tüm bu bileşikler, yalnızca metal olmayan elementlerden oluşur. NH ₄ ⁺ katyonu , metal içermediğinden bu kuralın bir istisnasıdır.

Kalan seçenekler, sırasıyla Na ve Mg metallerinin metal olmayan elementlere eklenmiş olduğu NaH ve MgO'dur. NaH (Na ⁺ H ^- ) ve MgO (Mg2 ⁺ O ^2- ) iyonik bileşiklerdir.

- Egzersiz 2

Aşağıdaki varsayımsal bileşiği düşünün: Ag (NH ₄ ) ₂ CO ₃ I. İyonları nelerdir ve katıda hangi oranda bulunurlar?

Bileşiği iyonlarına ayrıştırırsak: Ag ⁺ , NH ₄ ⁺ , CO ₃ ^2- ve I ^- . Bunlar 1: 2: 1: 1 (Ag ⁺ : 2NH ₄ ⁺ : CO ₃ ^2- : I ^- ) oranına göre elektrostatik olarak birleştirilir . Bu, NH ₄ ⁺ katyonlarının miktarının Ag ⁺ , CO ₃ ^2- ve I ^- iyonlarının iki katı olduğu anlamına gelir .

- Egzersiz 3

KBr, yüklü büyüklükteki K ⁺ ve Br ^- iyonlarından oluşur . Daha sonra, CaS Ca sahip ²⁺ ve S ^2- iyonları CaS iyonik bağ, KBr içinde daha güçlü olduğunu düşünülebilir, böylece çift büyüklük masraf ile; ve ayrıca Na ₂ SO _4'ten daha güçlüdür , çünkü ikincisi Na ⁺ ve SO ₄ ^2- iyonlarından oluşur .

Hem CaS hem de CuO eşit derecede güçlü bir iyonik bağa sahip olabilir, çünkü her ikisi de çift büyüklük yüklü iyonlar içerir. Sonra, Al ³⁺ ve PO ₄ ³ iyonları ile AlPO ₄ var . Bu iyonların üçlü büyüklük yükleri vardır, bu nedenle AIPO _4'teki iyonik bağ önceki tüm seçeneklerden daha güçlü olmalıdır.

Ve son olarak, kazanan Pb ₃ P _4'e sahibiz çünkü iyonlardan oluştuğunu varsayarsak, bunlar Pb ⁴⁺ ve P ^{3 olur} . Yükleri en yüksek büyüklüktedir; ve bu nedenle Pb ₃ P ₄ , muhtemelen en güçlü iyonik bağa sahip bileşiktir.

Referanslar

1. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.
2. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya . (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
3. Vikipedi. (2020 yılında). İyonik bağ. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 Şubat 2020). İyonik ve Kovalent Bağlar - Farkı Anlayın. Kurtarıldı: thinkco.com
5. Encyclopaedia Britannica'nın Editörleri. (31 Ocak 2020). İyonik bağ. Encyclopædia Britannica. Britannica.com'dan kurtarıldı
6. Chemicool Sözlüğü. (2017). İyonik Bağın Tanımı. Chemicool.com'dan kurtarıldı