Ионная связь. Ионные кристаллы

Связь называется ионной, если она осуществляется путем электростатического взаимодействия разноименно заряженных ионов, образовавшихся при смещении электронов от одного атома к другому.

Ее можно рассматривать как предельный случай ковалентной полярной связи. Ионная связь может возникать только в том случае, если различия в электроотрицательности взаимодействующих атомов достаточно велики.

Если разность относительных электроотрицательностей взаимодействующих атомов х равна 0, то образуется ковалентная неполярная связь; если 0<х<2 - ковалентная полярная; если х> 2–ионная связь.

Поскольку электростатическое поле иона имеет сферическую симметрию, то ионная связь не обладает направленностью.

Взаимодействие двух заряженных ионов не приводит к полной компенсации их полей, поэтому ионная связь не обладает насыщаемостью.

Для ионной связи эффективные заряды атомов 1. Химическая связь не может быть на 100% ионной. Долю ионного характера связи называют степенью ионности, которая количественно характеризуется эффективными зарядами атомов в молекуле.

Таким образом, природа химической связи едина, и существующее различие между видами связи имеет количественный характер.

Кристаллические решетки кристаллов этого типа состоят из чередующихся положительно и отрицательно заряженных ионов, между которыми действуют электростатические силы притяжения.

Ионные кристаллы образуются при взаимодействии атомов, имеющих большую разность электроотрицательностей. Примерами ионных кристаллов являются галогениды щелочных (NaСl, KF) или щслочно-земельных (СаF₂) металлов. В состав ионных кристаллов могут входить и сложные ионы: .

Энергия кристаллической решетки достигает высоких значений (для NaСl: 770 кДж/моль); это, в свою очередь, обусловливает следующий набор физических свойств: высокую твердость, хрупкость. высокие температуры плавления и кипения, высокие теплоты плавления. Подобные свойства определены не только значительной энергией кристаллической решетки, но и структурой каркаса ионного кристалла.

Многие ионные кристаллы относят к классу диэлектриков; при комнатной температуре их электропроводность на 20 порядков ниже, чем электропроводность металлов. С увеличением температуры электропроводность ионных кристаллов возрастает.

Во многих ионных кристаллах наряду с электростатическим притяжением действуют ковалентные связи, а также силы Ван-дер-Ваальса, причем присутствие ковалентной связи вызывает определенные отклонения в физико-химических свойствах кристаллов этого типа, которые не объясняются электростатической моделью.

Наименьшее влияние ковалентности наблюдается для кристаллов галогенидов щелочных металлов.

Так как ионная связь не имеет направленного характера, а многим ионам можно приписать сферическую форму, то структура большинства ионных кристаллов тождественна структурам плотнейшей упаковки.

Вещества ионной природы с многоатомными ионами также образуют ионные кристаллы. Это наблюдается даже для таких ионов,

как, которые имеют тригональную симметрию.