У граничному випадку полярного зв'язку можна вважати, що менш електронегативний атом повністю віддає свій електрон (або електрони) більш електронегативного. Утворюється пара разноименно заряджених іонів: А · + · В = А + В: -, які притягуються внаслідок електростатичного взаємодії. Якщо в самому грубому наближенні вважати атоми А і В точковими зарядами, силу їх тяжіння і енергію іонної зв'язку можна легко обчислити з закону Кулона.
Але все ж, якщо говорити про молекулах, то реально можна вважати такими тільки нітрати лужних металів в газоподібному стані. В інших випадках, навіть при великій різниці ЕО, внесок ковалентного складової в зв'язок дуже великий і правильніше говорити про полярної ковалентного зв'язку. Інша річ - конденсована стан.
На відміну від ковалентного зв'язку, іонна - ненаправленная і ненаси-
щенная. так як електростатичне взаємодія залежить тільки від відстані і не залежить від напрямку. Взаємодія іонів завжди супроводжується взаємної поляризацією - зміщенням позитивно заряджених ядер і негативно заряджених електронних хмар в електричному полі сусідніх іонів (рис. 29). Поляризующее дію іона тим більше, чим більше його заряд і менший розмір. величина електро-
тронній поляризації (зміщення електронної хмари), навпаки, зростає зі збільшенням розміру частки і видаленням електронів від ядра. Так як при однаковому заряді катіони майже завжди істотно менше аніонів, практично важливі поляризующее дію катіонів і поляризація аніонів.
Цікаво, що якщо іонну зв'язок можна розглядати як
граничний випадок полярним ковалентним, то і неполярну ковалентний зв'язок - як граничний випадок поляризації іонного зв'язку, коли електронна пара аниона настільки зміщується до катиону, що можна говорити про її повному усуспільнення. Цей приклад підкреслює, що реальний зв'язок завжди має проміжний характер.
Разом з тим концепції ковалентного і іонної зв'язку - не просто наочні граничні випадки складного феномена хімічного зв'язку. Складність не означає, що це явище не зрозуміле. Плідність концепції ковалентного зв'язку була в достатній мірі показана в розд. 3 і підрозділ. 4.1, а іонної - тут і далі.
Електронна поляризація аниона катіоном
При об'єднанні різнойменних іонів утворюються іонні кристали. Типові приклади - галогеніди лужних металів, наприклад NaCl і NaF. Структурні одиниці тут - іони, що об'єднуються іонної (кулоновской) зв'язком.
Розрахунки енергії зв'язку в NaCl і NaF показують, що зв'язок в них іонна більш ніж на 99%. Такі кристали дійсно реально складаються з катіонів (Na + і т. Д.) І аніонів. Водні розчини таких речовин містять іони, в них немає молекул, що є одним з найважливіших доказів їх іонної природи. Енергія іонної зв'язку порівнянна з енергією зв'язку ковалентного - кілька Ев або # 8764; 102 кДж / моль, тому кристали іонних з'єднань теж міцні у всіх сенсах: температури їх плавлення високі, 1000 ° С, температури кипіння - ще вище.
На відміну від ковалентного зв'язку, у іонної відсутня спрямованість і насичуваність, тому число найближчих сусідів іона в кристалі в принципі може бути будь-яким і визначається перш за все розміщенням іонів в просторі. Так, у іона Cl- воно може бути рівним і 6 (в NaCl), і 8 (в CsCl), і навіть змінюватися для різних поліморфних модифікацій одного і того ж з'єднання. Ненаправленим зв'язку забезпечує досить високу пластичність іонних кристалів (особливо при підвищених температурах і тисках, ти зробив добре відомо, що підземні соляні пласти можуть текти, як річки, звичайно, з меншими швидкостями).
Величина заряду реально існуючих в кристалах одноатомних іонів не перевищує 3 од. СГСЕ, так як при більшому заряді поляризующее дію іона має бути настільки великим, що буде зривати електрони з сусідніх частинок. Будь-які розглядаються в літературі іони з великими зарядами (С 4+. Si 4+. Р 5+. Сr 6 +. З 4- і т. Д.) Потрібно розглядати як формальні. Проте, хоча природа зв'язку в оксидах металів має проміжний характер між полярним ковалентним і іонним, властивості дозволяють віднести їх скоріше до іонних сполук. Так, в Аl2 О3 координаційне число Аl одно 6 (порівняйте з SiО2) і т. П.
Іонні кристали складаються із заряджених частинок, тому в зовнішньому електричному полі іони можуть переміщатися. Однак іонна зв'язок міцна, її енергія на багато порядків перевищує додаткову енергію, придбану іоном в поле. Тому реально може переміщатися тільки незначна частина іонів, не більше
10 -6 -10 -10 і навіть менше. Це явище (перенесення заряду іонами в електричному полі) називають іонною провідністю. Вона істотно зростає зі збільшенням температури (так як при цьому експоненціально зростає кількість здатних до переміщення іонів). Тому реально іонна провідність проявляється зазвичай в розплавах і лише для деяких іонних кристалів при під-
Іонні кристали завжди нестехіометріческіе, але ступінь цієї нестехіометричних дуже різна.
При розчиненні електролітів у воді диполі води (полярного розчинника) за рахунок орієнтаційної диполь-дипольного або іон дипольного взаємодії притягуються до полярних молекул або іонів речовини, що розчиняється. Таким чином, першою стадією дисоціації завжди є гідратація або сольватация. У речовинах з полярними молекулами, наприклад хлороводню НСl, під дією молекул розчинника відбувається сильне зміщення пов'язують електронів і зв'язок НСl стає іонної. Цю другу стадію дисоціації називають поляризацією молекули речовини, що розчиняється.
Третьою стадією є власне дисоціація, тобто руйнування поляризованої «молекули» і освіту гидротірованний іонів. На першій стадії розчинення іонних кристалів, наприклад, NaCl, іони, розташовані на поверхні кристала, притягують до себе полярні молекули розчинника. На другій стадії відбувається дисоціація і в розчин переходять сольватовані (гідратованих) іони. Після першого шару іонів в розчин переходять іони наступного шару. Так поступово кристал растворяется.Чісло молекул розчинника в гідратної оболонки іонів залежить від природи іонів, температури і концентрації розчину.