Иондық байланыс

Иондық байланыстың пайда болуын натрий хлоридінің NaCl түзілуін мысалға ала отырып қарастырамыз. Бұл қосылыс электртерістігі бойынша күрт айырмашылығы бар натрий және хлор атомдарынан түзіледі. Натрий атомы үшін: ол 1,01, ал хлор атомы үшін — 2,83 тең. Бүл Na Is²2s²2p⁶3s¹ және Cl Is²2s²2p⁶3s²3p⁵ электрондық формулаларынан көрініп тұрғандай сыртқы электрондық деңгейлері аяқталмаған атомдар. Демек, сыртқы деңгейді аяқтау үшін натрий атомына 7 электронды қосып алғаннан гөрі бір электронды беру оңай, ал хлор атомына 7 электронды бергеннен гөрі бір электронды қосып алу оңай. Химиялық әрекеттесу, кезінде натрий атомы 1 электронын беріп, ал хлор атомы оны қосып алатыны тәжрибеден белгілі болды. Мұны схема түрде былай жазуға болады:

N—е^-→Nа⁺ С1 + е^-→С1⁻

яғни, натрий атомының электрон қауызы тұрақты асыл Ме газының атомының қауызына айналады Nе 1¾²2¾²2р⁶ бұл Na⁺ ионы, ал хлор атомының қауызы — асыл газ Аr атомыньщ қауызындай Аr 1¾²2¾²2р⁶3¾²3р⁶ (бұл С1⁻ионы) болады. Nа⁺ жәнс С1⁻ иондары арасында электростатикалық тартылу күшті пайда болады, осының нәтижесінде NаСІ қосылысы түзіледі.

Электростатикалық тартылу әсерінен иондар арасында пайда болатын химиялық байланысты электрваленттік немесе иондық байланыс деп атайды. Иондардың тартылуы әсерінен пайда болған қосылыстарды гетерополюсті немесе ионды деп атайды.

Иондық қосылыстарды электртерістігінде күрт өзгешелігі бар элементтер, мысалы, I және II топтың негізгі топшасындағы элемент атомдары мен VI және VII топтың негізгі топшасындағы элементтер түзеді.

Натрий хлоридінің молекуласы тек қана бу күйінде болады. Қатты (кристалл) күйінде иондық қосылыстар белгілі заңдылықпен орналасқан оң және теріс иондардан тұрады: Мұндай жағдайда молекулалар болмайды. Коваленттік байланыс химиялық байланыстың жалпы типі болып есептелінеді. Байланыс теориясы иондық байланысты коваленттік байланыстың жалпы электрон жұбы әрекеттесуші атомдардың біреуіне ауысқанда, яғни бір жақты полюстенуінен (ығысқ а н д а) барып шығады деп түсіндіріледі. Мысалы:

Nа• + -СІ: =Na Сl сонан соң Nа СІ: = [ ] [:СІ:]

Келтірілген мысалда шекті, біржақты полюстену бейметалдық қасиет көрсететін хлор атомында іске асады (электртерістігі Х_СІ=2,83). Молекулалық электрон бұлты (электрондық жұп) хлор атомына қарай түгелдей ығысады. Бұл электронның натрий атомынан хлор атомына ауысуымен бірдей.

Демек, полюсті коваленттік байланысты аздап біржақты полюстенуге ұшыраған байланыстырушы электрон бұлты салыстырмалы электртерістігі үлкен атомға ығысқан коваленттік байланыстың түр өзгерісі деп анықтауға болады. Бұл иондық және полюссіз ковалентті байланыстық аралығында жатады.

Сонымен, полюссіз коваленттік, полюсті коваленттік және иондық байланыстың пайда болу механизмінде а й т а р л ы қтай өзгешелік жоқ. Олардың жалпы электрондық жұптарының полюстену (ығысу) дәрежесі бойынша ғана ерекшеленеді. Химиялық байланыстың табиғаты бірдей.

Элемент атомдарының салыстырмалы электртерістігіне сүйене отырып байланыстың полюстігін болжауға болады (2.2-кесте). Байланысқан атомдардың салыстырмалы электртерістігінің айырымы қаншалықты көп болса (оны Δх арқылы белгілейміз), полюстік соншалықты көбірек болады. Δх-тың ең жоғарғы шекті мәні С¾Ғ қосылысына (4,1—0,86 = 3,24) тән.

Сонымен, Δх ≈ 2 дейін атомдар арасындағы химиялық байланыс иондық, ∆х≈0—полюссіз коваленттік, ал аралық жағдайда — полюсті коваленттік болады.

Шындығында 100%-тік иондық байланыс болмайды. Сондықтан байланыстың дәрежесі немесе иондык, үлесі туралы айтады. Оны тәжірибе жүзінде анықтайды. Мысалы. типті С¾F тәрізді қосылыстың өзінде иондық байланыс 89%-ке ғана жетеді.

Иондық байланыстың кеңістікте коваленттік байланыстан айырмашылығы бағытталуының және қанығуының болмауымен сипатталады. Байланыстың бағытталмауы зарядталған шар деп есептелінетін әрбір ионның қарама-қарсы таңбалы ионды кез-келген бағытта өзіне тартатындығымен анықталады. Қарама-қарсы таңбалы иондардың әрекеттесуі өріс күштерінің компенсациялануына әкелмейді, олардың қарама-қарсы таңбалы ионды тарту қабілеті басқа бағыттарда (қанықпауы) сақталынып қалынады. Мәселен, NаСІ кристалында әрбір N³⁺ ионы алты С1⁻ ионымен әрекеттеседі және керісінше болады (3.16-суретті қара). Сонымен иондық байланыстың қанықпауынан және бағытталмауынан иондардан тұратын қосылыстар иондық кристалдық торы бар қатты денеге айналады.