Йонна сполука утворюється, коли атом віддає електрон або набуває електронів від іншого атома, створюючи заряджені частинки, що називаються іонами. Ці іони потім притягуються один до одного завдяки своїм протилежним зарядам, утворюючи кристалічну решітку. Йонні сполуки зазвичай мають високі температури плавлення і кипіння, є розчинними у воді і проводять електричний струм у розчині або у розплавленому стані.
Йонна будова характерна для сполук між металами та неметалами. Метали зазвичай віддають електрони, перетворюючись на позитивно заряджені іони (катіони), тоді як неметали зазвичай набувають електрони, утворюючи негативно заряджені іони (аніони). Сила притягання між іонами називається йонним зв'язком.
Деякі приклади йонних сполук:
- Натрій хлорид (NaCl): Утворюється, коли натрій (Na) віддає один електрон хлору (Cl), утворюючи іони Na+ і Cl-.
- Магній оксид (MgO): Утворюється, коли магній (Mg) віддає два електрони кисню (O), утворюючи іони Mg2+ і O2-.
- Кальцій флуорид (CaF2): Утворюється, коли кальцій (Ca) віддає два електрони двом атомам фтору (F), утворюючи іони Ca2+ і 2F-.
Йонні сполуки відіграють важливу роль у багатьох біологічних і геологічних процесах. Наприклад, натрій хлорид є важливим електролітом у тілі людини, а кальцій флуорид є основним компонентом зубної емалі. Йонні сполуки також використовуються в промисловості для виробництва кераміки, скла, добрив та інших матеріалів.
Ось деякі властивості йонних сполук:
- Високі температури плавлення та кипіння. Це пов'язано з сильною електростатичною силою притягання між іонами.
- Розчинність у воді. Йонні сполуки зазвичай добре розчиняються у воді, оскільки вода є полярним розчинником, що може розбивати йонні зв'язки.
- Проведення електричного струму у розчині або розплаві. Йони можуть рухатися через розчин або розплав, переносячи електричний заряд.
- Утворення кристалів. Йонні сполуки утворюють кристалічну решітку, де іони розташовуються у регулярному повторюваному порядку.
Знання про йонні сполуки є важливим для розуміння широкого спектру хімічних реакцій та явищ. Йонні сполуки широко використовуються у різних галузях, і їхня будова та властивості мають значний вплив на їх застосування.
Йонна будова речовини
Йонна будова речовини обумовлена валентністю її компонентів та їхньою здатністю віддавати або приєднувати електрони. Речовини з йонною будовою переважно утворюються при взаємодії елементів з великою різницею електронегативностей.
Електронегативність — це властивість атомів, що характеризує їхню здатність притягувати електрони. Електронегативність зростає вздовж періодів та зменшується у групах Періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва.
При взаємодії елементів з великою різницею електронегативностей той елемент, який має вищу електронегативність, притягує електрони від елемента з нижчою електронегативністю. В результаті в елемента з вищою електронегативністю виникає надлишок електронів, тоді як елемент з нижчою електронегативністю втрачає електрони.
Електрони, що переходять від одного елемента до іншого, утворюють йонні зв'язки, які є електростатичною взаємодією між позитивно зарядженими йонами (катіонами) та негативно зарядженими йонами (аніонів). Йонні зв'язки утворюються лише між елементами з малою схожістю електронегативностей.
Речовини з йонною будовою мають такі властивості:
- Висока температура плавлення і кипіння;
- Хороша розчинність у полярних розчинниках (наприклад, воді);
- Низка розчинність у неполярних розчинниках (наприклад, у бензолі);
- У твердому стані не проводять електричний струм, а у розплавленому чи розчиненому стані — проводять.
Прикладами речовин з йонною будовою є хлорид натрію (NaCl), оксид кальцію (CaO), сульфат барію (BaSO₄) та багато інших. Йонні сполуки широко використовуються в промисловості, медицині та побуті.
Думки експертів
Експерт: Доктор Адамс, професор хімії Університету Міннесоти
Яка речовина має йонну будову?
У хімії речовини з йонною будовою мають особливий тип зв'язку між атомами, який називається йонним зв'язком. Йонний зв'язок утворюється між атомами, які віддають і приймають електрони, створюючи заряджені частинки, відомі як іони.
Речовини з йонною будовою зазвичай складаються з металу та неметалу. Метали легко віддають електрони, стаючи позитивно зарядженими іонами, відомими як катіони. Неметали, навпаки, легко приймають електрони, стаючи негативно зарядженими іонами, відомими як аніони.
Сильне електростатичне притягання між протилежно зарядженими іонами утримує їх разом у кристалічній решітці, утворюючи йонну сполуку.
Приклади речовин з йонною будовою
Загальновідомими прикладами речовин з йонною будовою є:
- Хлорид натрію (NaCl): іон натрію (Na+) і іон хлору (Cl-)
- Оксид кальцію (CaO): іон кальцію (Ca2+) і іон оксигену (O2-)
- Сульфат заліза (FeSO4): іон заліза (Fe2+) і іон сульфату (SO42-)
Характерні ознаки речовин з йонною будовою
Речовини з йонною будовою зазвичай мають такі характеристики:
- Високі температури плавлення та кипіння: Сильна електростатична взаємодія між іонами вимагає високої температури для їх розділення.
- Розчинність у воді: Іонні сполуки розчиняються у воді, відокремлюючись на окремі іони. Ці іони можуть проводити електрику, що робить водні розчини йонних сполук електролітами.
- Крихкість:* Йонні кристали легко руйнуються при механічному навантаженні через слабкі сили притягання між позитивно і негативно зарядженими йонними шарами.
- Висока температура плавлення:* Розрив сильних електростатичних сил, що утримують іони разом, потребує високих температур.
Розуміння йонного зв'язку є важливим для багатьох галузей науки, таких як хімія, біохімія та матеріалознавство. Йонна будова речовин сильно впливає на їхні фізичні та хімічні властивості, і є основою розуміння широкого спектру явищ, від біологічних процесів до функціонування електронних пристроїв.
Відповіді на питання
Запитання 1: Які речовини мають йонну будову?
Відповідь: Речовини з йонною будовою — це сполуки, які утворюються в результаті взаємодії металу та неметалу, у яких атоми металу віддають один або кілька електронів атомам неметалів, внаслідок чого утворюються позитивно заряджені іони металів (катіони) та негативно заряджені іони неметалів (аніони). Такі сполуки називаються солями.
Запитання 2: Чому речовини з йонною будовою характеризуються високими температурами плавлення та кипіння?
Відповідь: Йонні сполуки мають високі температури плавлення та кипіння через сильне електростатичне притягання між катіонами та аніонами. Для розриву цих зв'язків і переведення речовини в рідкий або газоподібний стан потрібна значна кількість енергії.
Запитання 3: Які властивості характеризують речовини з йонною будовою?
Відповідь: Речовини з йонною будовою мають такі характерні властивості: висока розчинність у полярних розчинниках (наприклад, у воді), хороша електропровідність у розчиненому та розплавленому станах, крихкість, твердість та високі температури плавлення та кипіння.
Запитання 4: Як визначити, що речовина має йонну будову?
Відповідь: Одним із способів визначення йонної будови речовини є вивчення її фізичних властивостей. Йонні сполуки зазвичай тверді, крихкі та мають високі температури плавлення та кипіння. Також можна провести експеримент із розчинення речовини у воді та перевірити її електропровідність: якщо рідина проводить електричний струм, це свідчить про іонну будову речовини.
Запитання 5: Які приклади речовин з йонною будовою?
Відповідь: Прикладами речовин з йонною будовою є хлорид натрію (звичайна сіль), оксид кальцію, сульфат міді, йодид свинцю та нітрид магнію. Ці сполуки знаходять широке застосування в промисловості, медицині та побуті.