- Concepte d'enllaç iònic
- Com es forma un enllaç iònic?
- Propietats de l'enllaç iònic
- Punt de fusió
- Punt d'ebullició
- electronegativitat
- tipus
- Exemples d'enllaços iònics
- - Clorur de magnesi
- - Fluorur de potassi
- - Sulfur de sodi
- - Hidròxid de lito
- - Fluorur de calci
- - Carbonat de sodi
- - Carbonat de calci
- - Permanganat de potassi
- - Sulfat de coure
- - Hidròxid de bari
- - Bromur d'alumini
- - Òxid de ferro (III)
- - Òxid d'estronci
- - Clorur de plata
- - Altres
- exercicis resolts
- - Exercici 1
- - Exercici 2
- - Exercici 3
- referències
L' enllaç iònic és un tipus d'enllaç químic en què hi ha una atracció electrostàtica entre ions amb càrrega oposada. És a dir, un ió carregat positivament forma un enllaç amb un ió carregat negativament, transferint electrons des d'un àtom a un altre.
Aquest tipus d'enllaç químic es produeix quan els electrons de valència d'un àtom es traspassen a un altre àtom permanentment. L'àtom que perd els electrons es torna un catió (carregat positivament), i el que guanya electrons es torna un anió (carregat negativament).
Exemple d'enllaç iònic: fluorur de sodi. El sodi perd un electró de valència i l'hi cedeix a l'fluor. Wdcf
Concepte d'enllaç iònic
L'enllaç iònic és aquell pel qual les partícules carregades elèctricament, anomenades ions, interactuen per donar origen a sòlids i líquids iònics. Aquest enllaç és el producte de les interaccions electrostàtiques entre centenars de milions de ions, i no es limita únicament a un parell dels mateixos; és a dir, va més enllà de l'atracció entre una càrrega positiva cap a una càrrega negativa.
Consideri per exemple el compost iònic clorur de sodi, NaCl, conegut millor com a sal de taula. Al NaCl predomina l'enllaç iònic, de manera que es compon d'ions Na + i Cl -. El Na + és l'ió positiu o catió, mentre el Cl - (clorur) és l'ió negatiu o anió.
Els ions Na + i Cl- en el clorur de sodi es mantenen units gràcies a l'enllaç iònic. Font: Eyal Bairey via Wikipedia.
Tant el Na + com el Cl - se senten atrets per ser de càrregues elèctriques oposades. Les distàncies entre aquests ions permeten que altres s'aproximin, de manera que apareixen parells i parells de NaCl. Els cations Na + es repel·liran entre si per ser de càrregues iguals, i el mateix succeeix entre si amb els anions Cl -.
Arriba un moment en què milions d'ions Na + i Cl - aconsegueixen unificar-se, cohesionar, per originar una estructura el més estable possible; 1 regida per l'enllaç iònic (imatge superior). Els cations Na + són més petits que els anions Cl - a causa de la creixent força nuclear efectiva del seu nucli sobre els electrons externs.
Enllaç iònic de l'NaCl. Rhannosh / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
L'enllaç iònic es caracteritza per establir estructures ordenades on la distància entre els ions (Na + i Cl - en el cas de l'NaCl) és petita en comparació a la d'altres sòlids. Es parla doncs d'una estructura cristal·lina iònica.
Com es forma un enllaç iònic?
L'enllaç iònic només té lloc si ocorre una repartició d'electrons perquè sorgeixin les càrregues dels ions. Aquest tipus d'enllaç mai pot donar-se entre partícules neutres. Necessàriament ha d'haver cations i anions. Però, d'on provenen?
Il·lustració d'enllaç iònic. a) El sodi té una càrrega neta negativa. b) El sodi cedeix un electró a el clor. El sodi queda amb càrrega neta positiva i el clor amb càrrega neta negativa, generant-se l'enllaç iònic. Aquest tipus d'enllaç entre milions d'àtoms de Na i Cl dóna lloc a la sal física. OpenStax College / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)
Existeixen moltes vies per les quals s'originen ions, però en essència moltes se sustenten en una reacció d'oxidació-reducció. La majoria dels compostos iònics inorgànics consten d'un element metàl·lic unit amb un element no metàl·lic (els de el bloc p de la taula periòdica).
El metall ha oxidar-se, perdre electrons, per transformar-se en un catió. D'altra banda, l'element no metàl·lic es redueix, guanya aquests electrons, i es converteix en un anió. La següent imatge il·lustra aquest punt per a la formació de l'NaCl a partir dels àtoms de sodi i clor:
Formació d'un enllaç iònic. Font: Shafei at Arabic Wikipedia / Public domain
L'àtom Na li dona un dels seus electrons de valència a l'Cl. A l'ocórrer aquesta repartició d'electrons es formen els ions Na + i Cl -, els quals comencen a atreure immediata i electrostàticament.
Es diu per tant que Na + i Cl - no comparteixen cap parell d'electrons, a diferència del que podria esperar-se per a un hipotètic enllaç covalent Na-Cl.
Propietats de l'enllaç iònic
L'enllaç iònic és no direccional, és a dir la seva força no es fa present en una única direcció, sinó que es propaga per l'espai en funció de les distàncies que separen els ions. Aquest fet és important, ja que significa que els ions es troben fortament units, la qual cosa explica diverses de les propietats físiques dels sòlids iònics.
Punt de fusió
L'enllaç iònic és responsable que la sal funda a una temperatura de 801 ºC. Aquesta temperatura és considerablement alta comparada als punts de fusió de diversos metalls.
Això es deu al fet que el NaCl ha d'absorbir força calor perquè els seus ions comencin a fluir lliurement fora dels seus cristalls; és a dir, ha de vèncer les atraccions entre Na + i Cl -.
Punt d'ebullició
Els punts de fusió i ebullició dels compostos iònics són especialment alts producte dels seus forts interaccions electrostàtiques: el seu enllaç iònic. No obstant això, com aquest enllaç involucra molts ions, sol adjudicar-se aquest comportament més aviat a les forces intermoleculars, i no pròpiament a l'enllaç iònic.
En el cas de la sal, un cop s'hagi fos el NaCl, s'obté un líquid compost dels mateixos ions inicials; només que ara es mouen amb més llibertat. L'enllaç iònic segueix estant present. Els ions Na + i Cl - es reuneixen a la superfície de el líquid per crear una gran tensió superficial, que impedeix que s'escapin ions a la fase gasosa.
Per tant, la sal fosa d'incrementar encara més la seva temperatura per bullir. El punt d'ebullició de l'NaCl és 1465 ºC. A aquesta temperatura la calor sobrepassa les atraccions entre Na + i Cl - en el líquid, de manera que comencen a formar-se vapors de NaCl amb una pressió igual a l'atmosfèrica.
electronegativitat
Anteriorment es va dir que l'enllaç iònic es forma entre un element metàl·lic i un element no metàl·lic. En resum: entre un metall i un no metall. D'ordinari això és així pel que fa als compostos iònics inorgànics; sobretot, els de tipus binari, com el NaCl.
Perquè passi una repartició d'electrons (Na + Cl -) i no una compartició (Na-Cl), hi ha d'haver entre els dos àtoms una gran diferència de electronegativitat. Altrament, no hi hauria enllaç iònic entre ells dos. Possiblement el Na i Cl s'apropen, interaccionen, però immediatament el Cl, per la seva major electronegativitat, li "pren" un electró a l'Na.
No obstant això, aquest escenari s'aplica només per a compostos binaris, MX, com el NaCl. Per altres sals o compostos iònics, els seus processos de formació són més complicats i no poden ser abordats des d'una perspectiva merament atòmica o molecular.
tipus
No existeixen diferents tipus d'enllaços iònics, ja que el fenomen electrostàtic és purament físic, variant només la manera en què els ions interactuen, o el nombre d'àtoms que aquests posseeixin; és a dir, si es tracten d'ions monoatòmics o poliatòmics. Així mateix, cada element o compost origina un ió característic que defineix la naturalesa de l'compost.
En l'apartat d'exemples s'aprofundirà sobre aquest punt, i es veurà que l'enllaç iònic és el mateix en essència en tots els compostos. Quan això no es compleix, es diu que l'enllaç iònic presenta cert caràcter covalent, que és el cas de moltes sals de metalls de transició, on els anions es coordinen amb els cations; per exemple, FeCl 3 (Fe 3+ -Cl -).
Exemples d'enllaços iònics
Es enlistara a continuació diversos compostos iònics, i es ressaltaran quins són els seus ions i proporcions:
- Clorur de magnesi
MgCl 2, (Mg 2+ Cl -), en una proporció 1: 2 (Mg 2+: 2 Cl -)
- Fluorur de potassi
KF, (K + F -), en una proporció 1: 1 (K +: F -)
- Sulfur de sodi
Na 2 S, (Na + S 2-), en una proporció 2: 1 (2Na +: S 2-)
- Hidròxid de lito
LiOH, (Li + OH -), en una proporció 1: 1 (Li +: OH -)
- Fluorur de calci
CaF 2, (Ca 2+ F -), en una proporció 1: 2 (Ca 2+: 2F -)
- Carbonat de sodi
Na 2 CO 3, (Na + CO 3 2-), en una proporció 2: 1 (2Na +: CO 3 2-)
- Carbonat de calci
CaCO 3, (Ca 2+ CO 3 2-), en una proporció 1: 1 (Ca 2+: CO 3 2-)
- Permanganat de potassi
KMnO 4, (K + MnO 4 -), en una proporció 1: 1 (K +: MnO 4 -)
- Sulfat de coure
CuSO 4, (Cu 2+ SO 4 2-), en una proporció 1: 1 (Cu 2+: SO 4 2-)
- Hidròxid de bari
Ba (OH) 2, (Ba 2+ OH -), en una proporció 1: 2 (Ba 2+: OH -)
- Bromur d'alumini
AlBr 3, (A l' 3+ Br -), en una proporció 1: 3 (A l' 3+: 3Br -)
- Òxid de ferro (III)
Fe 2 O 3, (Fe 3+ O 2-), en una proporció 2: 3 (2Fe 3+: 3O 2-)
- Òxid d'estronci
SrO, (Sr 2+ O 2-), en una proporció 1: 1 (Sr 2+: O 2-)
- Clorur de plata
AgCl, (Ag + Cl -), en una proporció 1: 1 (Ag +: Cl -)
- Altres
-CH 3 COONa, (CH 3 COONa +), en una proporció 1: 1 (CH 3 COO -: Na +)
- NH 4 I, (NH 4 + I -), en una proporció 1: 1 (NH 4 +: I -)
Cadascun d'aquests compostos presenta un enllaç iònic on milions d'ions, corresponents als seus fórmules químiques, s'atrauen electrostàticament i originen un sòlid. Mentre més gran sigui la magnitud de les seves càrregues iòniques, més intenses seran les atraccions i repulsions electrostàtiques.
Per tant, un enllaç iònic tendeix a ser més forta com més grans siguin les càrregues dels ions que conformen el compost.
exercicis resolts
A continuació es resoldran alguns exercicis que posen en pràctica els coneixements bàsics de l'enllaç iònic.
- Exercici 1
Quins dels següents compostos és iònic? Les opcions són: HF, H 2 O, NaH, H 2 S, NH 3 i MgO.
Un compost iònic ha de tenir per definició un enllaç iònic. Com més gran sigui la diferència de electronegativitat entre els seus elements conformants, més gran serà el caràcter iònic de l'enllaç.
Per tant, les opcions que no posseeixin un element metàl·lic es descarten en principi: HF, H 2 O, H 2 S i NH 3. Tots aquests compostos estan formats només per elements no metàl·lics. El catió NH 4 + és una excepció a aquesta regla, ja que no té cap metall.
Les opcions restants són NaH i MgO, els quals posseeixen respectivament els metalls Na i Mg, units a elements no metàl·lics. NaH (Na + H -) i MgO (Mg 2+ O 2-) són compostos iònics.
- Exercici 2
Consideri el següent compost hipotètic: Ag (NH 4) 2 CO 3 I. Quins són els seus ions i en quina proporció es troben en el sòlid?
Descomponent el compost en els seus ions tenim: Ag +, NH 4 +, CO 3 2- i I -. Aquests s'uneixen electrostàticament seguint la proporció 1: 2: 1: 1 (Ag +: 2NH 4 +: CO 3 2-: I -). Vol dir que la quantitat de cations NH 4 + és el doble que per als ions Ag +, CO 3 2- i I -.
- Exercici 3
El KBr està compost d'ions K + i Br -, amb una magnitud de càrrega. Després, CaS posseeix els ions Ca 2+ i S 2-, amb càrregues de doble magnitud, per la qual cosa es podria pensar que l'enllaç iònic en CaS és més forta que en KBr; i també més fort que a Na 2 SO 4, ja que aquest últim està compost d'ions Na + i SO 4 2-.
Tant CaS com CuO potser tinguin un enllaç iònic igual de fort, ja que tots dos contenen ions amb càrregues de doble magnitud. Seguidament, tenim a l'ALPO 4, amb ions A l' 3+ i PO 4 3-. Aquests ions tenen càrregues de triple magnitud, de manera que l'enllaç iònic en ALPO 4 hauria de ser més fort que en totes les opcions anteriors.
I finalment, tenim a l'guanyador Pb 3 P 4, ja que si assumim que està format per ions, aquests vénen a ser Pb 4+ i P 3-. Les seves càrregues tenen les majors magnituds; i per tant, Pb 3 P 4 és el compost que probablement tingui l'enllaç iònic més fort.
referències
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Ionic bonding. Recuperat de: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 de febrer de 2020). Ionic vs covalent Bonds - Understand the Difference. Recuperat de: thoughtco.com
- The Editors of Encyclopaedia Britannica. (31 de gener de 2020). Ionic bond. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
- Chemicool Dictionary. (2017). Definition of Ionic Bonding. Recuperat de: chemicool.com