Хімія. 8 клас. Ярошенко

§ 20. Йони. Йонний зв’язок, його утворення

Вивчення параграфа допоможе вам:

  • характеризувати йони як заряджені частинки речовини;
  • розрізняти катіони й аніони;
  • пояснювати утворення йонного зв'язку та його особливості;
  • визначати вид хімічного зв'язку в речовині.

Багато неорганічних речовин утворені з металічних і неметалічних елементів, наприклад, оксиди, основи, солі.

Хімічний зв'язок у цих сполуках відрізняється від ковалентного.

ПОНЯТТЯ ПРО ЙОННИЙ ЗВ'ЯЗОК. Утворення хімічного зв'язку між атомами металічного і неметалічного елементів теж підпорядковане правилу октету. Однак завершення зовнішніх енергетичних рівнів досягається не за рахунок утворення спільних електронних пар, а шляхом віддачі електронів атомами металічних елементів і приєднання їх атомами неметалічних хімічних елементів.

Пригадайте й наведіть приклади відповідних сполук та їхні формули.

Мал. 31. Кристали кухонної солі

Розглянемо це на прикладі натрій хлориду NaCl (мал. 31). Зважаючи на розміщення Натрію і Хлору в ряді електронегативності, робимо висновок про те, що за здатністю притягувати електрони Натрій значно поступається Хлору. До того ж зовнішньому енергетичному рівню електронної оболонки його атома далеко до завершеної 8-електронної конфігурації — не вистачає 7 електронів.

11Na — 1s22s22p63s1

Тому для атома Натрію енергетично вигідніше віддати один електрон, ніж приєднати сім. Як ви вже знаєте, металічний елемент Натрій досягає завершення зовнішнього енергетичного рівня, віддаючи єдиний електрон третього енергетичного рівня.

Неметалічний елемент Хлор, навпаки, має близький до завершення зовнішній енергетичний рівень.

17Cl — 1s22s22p63s23p5

Маючи 7 електронів на зовнішньому енергетичному рівні, він приєднує електрон, відданий атомом Натрію. У такий спосіб його зовнішній енергетичний рівень стає завершеним.

Віддаючи один електрон, атом Натрію перетворюється на позитивно заряджену частинку — йон, що має назву катіон.

11Na0 - 1e- = 11Na+ (катіон Натрію)

Йони (іони) — це заряджені частинки, на які перетворюються нейтральні атоми, віддаючи або приєднуючи електрони.

Звідки з'явився заряд у катіона Натрію і чому його не було в атома Натрію? Після того як атом віддав 1e-, порушилася рівновага позитивного заряду ядра і негативного заряду електронної оболонки. Позитивно заряджених протонів у ядрі, як і раніше, залишилося 11, а негативно заряджених електронів в електронній оболонці атома — на один менше, тобто 10. Відтак утворений катіон має заряд +1.

Назва «катіон» походить від назви негативно зарядженого електрода (катода), до якого в електричному полі рухаються позитивно заряджені йони.

Порівняння будови нейтрального атома Натрію й позитивно зарядженого йона (катіона) цього елемента вказує на спільну будову ядра, але різну будову електронної оболонки. Так, атом Натрію має три енергетичні рівні, у катіона їх два.

За рахунок приєднання одного електрона нейтральний атом Хлору перетворюється на негативно заряджений іон — аніон.

Протилежно заряджені йони Натрію та Хлору притягуються один до одного, й утворюється натрій хлорид.

Йонний (іонний) хімічний зв'язок — це зв'язок між протилежно зарядженими йонами (катіонами й аніонами).

Запишемо рівняння взаємодії простих речовин натрію і хлору та позначимо перехід електронів у цій реакції.

Позначивши валентні електрони зовнішнього енергетичного рівня за допомогою крапок, зобразимо перехід електронів під час утворення йонного хімічного зв'язку між Натрієм та Хлором (схема 14).

Схема 14. Утворення йонного хімічного зв'язку

Між позитивно зарядженим катіоном Натрію та негативно зарядженим аніоном Хлору утворюється міцний іонний зв'язок. Речовина натрій хлорид за звичайних умов перебуває у твердому агрегатному стані.

За визначенням іонного зв'язку передбачається повний перехід електронів від менш електронегативного атома до атома з більшою електронегативністю. Проте абсолютно чистого йонного зв'язку не існує, тому що окремі атоми, з яких утворюється сполука, мають хоч і незначну, але не нульову електронегативність. Із цієї причини при домінуванні йонного зв'язку має місце невеликий відсоток утворення спільних електронних пар.

Як зазначалося на початку параграфа, йонний зв'язок властивий солям, оксидам металічних елементів, основам. Це речовини немолекулярної будови.

Хімія — це життя: сторінка природодослідника

Щоб зрозуміти, наскільки різними за властивостями є атоми й утворені з них іони, скористайтесь текстом попередніх параграфів і повторіть властивості простих речовин натрію і хлору. Ці дві прості речовини взаємодіють між собою, утворюючи складну речовину натрій хлорид (кухонну сіль).

Додаючи кухонну сіль до супу чи борщу, ви не спостерігаєте бурхливого виділення водню, як у реакції натрію з водою. І не відчуваєте задушливого запаху отруйного хлору. Отже, лише один приєднаний чи відданий електрон забезпечує утворення не тільки хімічного зв'язку, а й нових структурних частинок речовин із притаманними лише їм властивостями.

Стисло про основне

• Йони — заряджені частинки, на які перетворюються атоми, віддаючи або приєднуючи електрони.

• Позитивно заряджений іон називають катіон, негативно заряджений — аніон.

• Йонний зв'язок — це зв'язок за рахунок притягування протилежно заряджених іонів.

• Утворення йонного хімічного зв'язку супроводжується переходом валентних електронів від атомів металічних елементів до атомів неметалічних.

Знаємо, розуміємо

1. Сформулюйте визначення понять: катіон, аніон, іонний хімічний зв'язок.

2. Порівняйте та розкажіть, що спільного й чим відрізняються:

  • а) атом і катіон одного хімічного елемента;
  • б) атом і аніон одного хімічного елемента? Наведіть приклади.

3. У чому полягає відмінність між ковалентним і йонним хімічними зв'язками?

Застосовуємо

61. Класифікуйте формули речовин за видом хімічних зв'язків на групи з ковалентним неполярним, ковалентним полярним, іонним зв'язками:

PF3, CuO, OF2, Br2, MgS, HF, NH3.

62. Спрогнозуйте вид хімічного зв'язку між атомами, що мають таку будову зовнішніх енергетичних рівнів: ...3s2 і ...2s22p5. Напишіть формулу утвореної речовини.

63. Атом хімічного елемента має на 2 електрони більше, ніж катіон Натрію. Назвіть елемент.

64. Атом хімічного елемента має на 3 електрони менше, ніж аніон Хлору. Назвіть елемент.