Jonska veza

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigaciju, pretragu
Nastajanje jonske veze između natrijuma i fluora

Jonska veza je vrsta intramolekulske hemijske veze koja nastaje između metala i nemetala.[1] Tipičan primer jonske veze grade alkalni i zemnoalkalni metali sa halogenim elementima, na primer natrijum-hlorid, NaCl.

Kod jonske veze jedan atom potpuno gubi jedan ili više elektrona, a drugi atom ih prima. Budući da se elektroni u potpunosti odvoje od atoma, nastaju joni. Atom koji je otpustio elektron postaje pozitivno naelektrisan jon, katjon, a atom koji je primio negativno naelektrisanje, postaje anjon.

Za razliku od toga, kod kovalentne veze, atomi dele jedan ili više zajedničkih elektronskih parova, ali ne nastaju joni. Međutim, ne postoji oštra granica između jonske i kovalentne veze, budući da elektronski par u kovalentnoj vezi može biti bliže jezgru jednog atoma, atoma koji je elektronegativniji, što dovodi do polarizacije kovalentne veze i delimičnog razdvajanja naelektrisanja unutar molekula. Prema konvenciji je uzeto da ukoliko je razlika između elektronegativnosti dva elementa koja grade vezu manja od 1,9 – reč je o polarnoj kovalentnoj vezi, a ukoliko je navedena razlika veća od 1,9 – reč je o jonskoj vezi.[2]

Jonski rastvori su obično dobro rastvorni u vodi. Takođe i provode struju, budući da se u njima nalaze slobodni joni.[3]

Proces oksido-redukcije[uredi]

Da bi nastala jonska veza između atoma, dati atomi moraju prethodno postati joni, odnosno jedan atom mora izgubiti određen broj elektrona, a drugi atom primiti te iste elektrone. Atom koji gubi elektron(e) postaje pozitivan jon, katjon, a atom koji prima elektron(e) postaje negativan jon, anjon. Atom može postati katjon, odnosno ima mogućnost da otpusti elektrone, samo ukoliko ima malu energiju jonizacije. S druge strane, neki atom će primiti elektrone i postati anjon, samo ako ima veliki elektronski afinitet.

Samim tim, atomi metala uvek otpuštaju elektrone koje primaju atomi nemetala, a broj primljenih elektrona mora biti jednak broju otpuštenih elektrona. Ovaj proces otpuštanja i primanja elektrona naziva se oksido-redukcija, a ponekad i jednostavno oksidacija.

Činioci jonske veze[uredi]

Budući da najmanju energiju jonizacije imaju elementi 1. i 2. grupe PSE (alkalni i zemnoalkalni metali), a najveći afinitet prema elektronu elementi 17. grupe (halogeni elementi), kao i kiseonik iz 16. grupe, to su tipični elementi koji grade jonsku vezu. Izuzetak iz zemnoalkalnih metala koji ne grade tipičnu jonsku vezu je berilijum, koji usled dijagonalne sličnosti nalikuje aluminijumu.

Jonsku vezu mogu da grade i svi elementi u 13. i 15. grupi ispod bora, odnosno silicijuma, a grade je i prelazni elementi. Ipak, mnogi od jona prelaznih elemenata ne stvaraju elektronsku konfiguraciju plemenitog gasa u poslednjoj ljusci, već stvaraju konfiguraciju sa popunjenim d-orbitalama, tj. konfiguraciju od 18 elektrona: ns2 np6 (n-1)d10. Takve elektronske konfiguracije su takođe stabilne i kao konfiguracije plemenitih gasova.[3]

Primer[uredi]

Natrijum je izrazit metal, a hlor izrazit nemetal. Atom natrijuma ima malu energiju jonizacije i u valentnom nivou sadrži jedan elektron, a hlor je element sa visokim elektronskim afinitetom i poseduje sedam elektrona u valentnom nivou. Njihove elektronske konfiguracije su navedene ispod.

Na: 1s2 2s2 2p6 3s1
Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Atom natrijuma će lako otpustiti usamljeni elektron iz 3s-orbitale, čime postiže stabilnu elektronsku konfiguraciju njemu najbližeg plemenitog gasa, neona, i postaje pozitivan jon. Ovaj elektron prima atom hlora u svoju delimično popunjenu 3p-orbitalu, pri čemu i on postiže elektronsku konfiguraciju njemu najbližeg plemenitog gasa, argona.

Primeri prelaznih metala koji grade jonsku vezu su: Cu+ [Ar]3d10, Zn2+ [Ar]3d10 i Ag+ [Kr]4d10.

Elektrostatička interakcija[uredi]

Zbog suprotnih naelektrisanja između dva novonastala jona, primera radi, Na+ i Cl-, između njih deluju tipične jake elektrostatičke interakcije. Uspostavlja se ravnoteža između elektrostatičkog privlačenja i odbijanja koje je definisano Kulonovim zakonom:

pri čemu je, sila, i količine suprotnih naelektrisanja, rastojanje između jezgara suprotno naelektrisanih čestica, a Kulonova konstanta, tj. koeficijent srazmernosti.[2]

Prostorni raspored[uredi]

Kubična struktura natrijum-hlorida.

Joni unutar molekula sa jonskom vezom su u prostoru pravilno raspoređeni. Svaki katjon ne deluje samo na jedan anjon, i obrnuto, već na sve susedne jone. Tako se formira kristalna rešetka, gde je svaki katjon okružen sa šest anjona na jednakim rastojanjima, formirajući tako pravilan oktaedar.

Jonske veze su interakcije između naelektrisanja koja su gotovo sferno-simetrična; stoga one nisu mnogo direkcione. Mogu da uključuju i više atoma elektrona po atomu. Zemnoalkalni metali formiraju jonske veze u kojima atom gubi dva elektrona; primer je Mg2+(Cl-)2. Gubitak više od dva elektrona usled formiranja jonske veze je poprilično redak; u stvari, u tom slučaju se češće formira kovalentna veza.

Reference[uredi]

  1. Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  2. 2,0 2,1 Trifunović, Srećko R., Sabo Tibor, Todorović Zoran „Opšta hemija”, Hemijski fakultet (Beograd - Goragraf). 2014, (464), str. 131-137.
  3. 3,0 3,1 Filipović Ivan, Lipanović Stjepan „Opća i anorganska kemija – I. dio”, Nacionalna i sveučilišna biblioteka (Zagreb: Školska knjiga). IX. izdanje 1995, (613), str. 183-196.

Literatura[uredi]

Spoljašnje veze[uredi]