Хімія. 8 клас. Савчин

§ 15. Йонний зв’язок, його утворення

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• розрізняти атоми та йони; позитивно й негативно заряджені йони; речовини з ковалентним і йонним зв’язками;
• розуміти механізм утворення позитивно й негативно заряджених йонів; суть утворення йонного зв’язку; поняття «йонна сполука»;
• наводити приклади сполук із йонним зв’язком;
• характеризувати особливості йонного зв’язку.

Ви розглянули утворення хімічного зв’язку, що виникає між атомами неметалічних елементів. Але існують сполуки, до складу яких входять атоми металічних і неметалічних елементів. Такі сполуки належать до йонних.

Отже, і зв’язок між частинками — йонний.

Йони. Під час взаємодії металів з неметалами атоми елементів перетворюються на йони.

Розглянемо механізм утворення йонів Натрію та Хлору. Звернемося до будови атома Натрію. Із його електронної формули 1s²2s²2p⁶3s¹ видно, що на зовнішньому енергетичному рівні рухається один s-електрон. До завершення енергетичного рівня бракує сім електронів. Тому атому Натрію енергетично легше віддати один s-електрон, ніж приєднати сім. Віддаючи електрон, атом повністю втрачає цей рівень, а попередній є завершений.

Схематично цей процес зображено на рисунку 29, але його можна подати й так:

Рис. 29. Схема утворення йона Натрію

В атома Хлору на зовнішньому енергетичному рівні розташовуються сім електронів. Його електронна формула — 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵. І до завершення енергетичного рівня бракує одного електрона. Тому атому Хлору енергетично вигідніше приєднати один електрон, ніж віддати сім (рис. 30).

Рис. 30. Схема утворення йона Хлору

Це перетворення можемо записати й так:

Втрачаючи один електрон із зовнішнього енергетичного рівня, атом Натрію перетворюється на позитивно заряджений йон Натрію Na⁺ (катіон Натрію). Атом Хлору, приєднуючи один електрон, утворює негативно заряджений йон Хлору Сl^- (аніон Хлору). Отже, під час взаємодії натрію з хлором валентний електрон атома Натрію переходить на зовнішній енергетичний рівень атома Хлору з утворенням різнойменно заряджених частинок.

Йони — заряджені частинки, на які перетворюються атоми або групи атомів, коли вони втрачають або приєднують електрони.

Позитивно заряджені йони називають катіонами, а негативно заряджені — аніонами.

Величина заряду йона залежить від кількості відданих або прийнятих електронів. Наприклад, віддаючи два електрони, атом Кальцію Са⁰ перетвориться на катіон Кальцію із зарядом 2⁺ — Са²⁺. Якщо атом Нітрогену приєднає три електрони, то перетвориться на йон Нітрогену із зарядом 3^- — N^3-. Зверніть увагу: заряд йона проставляють біля символу елемента вгорі праворуч, записуючи спочатку чисельне значення, а потім знаки «+» (для катіона) або «-» (для аніона).

Утворення йонного зв’язку. З курсу фізики вам відомо, що протилежно заряджені частинки мають здатність притягуватися. Тому різнойменно заряджені йони Натрію та Хлору притягуються за рахунок електростатичних сил притягання, утворюючи йонну сполуку — кристал (рис. 31).

Рис. 31. Схема утворення кристалу натрій хлориду NaCl

За допомогою хімічних символів цю схему можна записати так:

Na⁺ + Сl^- → NaCl.

Атоми й утворені ними йони відрізняються між собою за:

• а) числом енергетичних рівнів (йони металічних елементів);
• б) розмірами частинок (радіусами);
• в) наявністю зарядів у йонів;
• г) властивостями.

Властивості атомів і йонів різні, бо вони відрізняються за будовою.

Поясніть на конкретному прикладі, чим відрізняються йони: а) позитивно заряджений; б) негативно заряджений від відповідних їм атомів.

Поняття «молекула» для таких сполук — умовне. Здебільшого вживається поняття «формульна одиниця». Вона вказує на співвідношення йонів у сполуці.

У рівняннях реакцій перехід електронів позначають стрілкою, що відходить від атома, який віддає електрони, до атома, що їх приєднує. Наприклад, утворення кристалу кухонної солі можна подати таким рівнянням:

Хімічний зв’язок між йонами називають йонним.

З нього випливає, що в йонній сполуці є однакове число позитивних і негативних зарядів. Це означає, що сполуки, утворені йонами, електронейтральні.

Порівнявши йонний зв’язок із ковалентним полярним, можна зробити висновок про те, що йонний зв’язок є крайнім випадком полярного ковалентного.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Йони — заряджені частинки, на які перетворюються атоми або групи атомів, коли вони втрачають або приєднують електрони. Позитивно заряджені йони називаються катіонами, а негативно заряджені — аніонами.
• Хімічний зв’язок між йонами називають йонним.
• Атоми й утворені ними йони відрізняються між собою за: а) числом енергетичних рівнів (йони металічних елементів); б) розмірами частинок (радіусами); в) наявністю зарядів у йонів; г) властивостями.
• У йонній сполуці є однакове число позитивних і негативних зарядів. Сполуки, утворені йонами, — електронейтральні.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

• 1. Сформулюйте визначення: а) йонів; б) йонного зв’язку.
• 2. Поясніть, яким чином утворюються позитивно й негативно заряджені йони.
• 3. Поясніть відмінність між атомами й відповідними їм йонами.
• 4. Класифікуйте речовини, подані формулами, за типом хімічного зв’язку: N₂, СаСl₂, KF, О₃, Н₂О, AIBr₃, NH₃, Н₂, SiH₄.
• 5. Поясніть записи:

• 6. Напишіть рівняння реакції між попарно взятими речовинами: а) літієм і сіркою; б) сіркою і киснем; в) магнієм і хлором та вкажіть, де це можливо, перехід електронів.

ЦІКАВО ЗНАТИ

• Йонні сполуки використовують для очистки води на великих водоочисних станціях і в домашніх умовах. У фільтри вміщують пористий йонообмінний елемент, що очищає воду від катіонів Кальцію Са²⁺ та Магнію Mg²⁺, нафтопродуктів, хлору чи іржі. Додавання катіонів Аргентуму Ag⁺ дає змогу ефективно боротися з мікробами.
• Йони F^-, Сl^-, Br^-, I^- є мікроелементами, що життєво необхідні людині для нормального функціонування організму. Йони Флуору беруть участь у процесах розвитку та нормального росту зубів і кісток, а також тканин ендодерми: епідермісу, волосся, нігтів. Йони Хлору регулюють водний баланс; йони Брому впливають на нервову систему; йони Йоду регулюють усі обмінні процеси в організмі, підтримують водно-сольову рівновагу, запобігають захворюванню на зоб, глухоті, паралічу, слабоумству.