Ionnaya-svyaz-i-ionnye-kristallicheskie-reshyotki

1.

ХИМИЯ · ПОДГОТОВКА К ЕГЭ
Ионная связь и
ионные
решётки
Природа электростатического притяжения,
геометрия кристалла и свойства солей
К РИС Т А ЛЛ Г А ЛИТ А NACL
Курс неорганической химии · 10–11 классы

2.

ОСНОВА ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
Атомы стремятся к устойчивой оболочке
1 Восемь электронов на внешнем уровне — устойчивая
конфигурация, как у благородных газов
2 Металлы легко отдают электроны, неметаллы принимают
3 Электроотрицательность показывает, кто сильнее «тянет»
электроны
О К Т ЕТ · 8 Э ЛЕ К Т РОНОВ

3.

ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА СВЯЗИ
Ионная связь — притяжение противоположных
зарядов
+ Катион: атом отдал e⁻
− Анион: атом принял e⁻
М Е Т А ЛЛЫ · П О ЛОЖИТЕЛЬНЫЙ З А РЯД
Н Е М Е ТАЛЛЫ · О Т РИЦ А ТЕЛЬНЫЙ З А РЯД
Механизм: атом теряет валентные электроны: Na⁰ −
1e⁻ → Na⁺
Механизм: атом добирает недостающие
электроны: Cl⁰ + 1e⁻ → Cl⁻
Радиус частицы: радиус катиона заметно меньше
радиуса исходного атома
Радиус частицы: радиус аниона больше атомного
из-за отталкивания e⁻
Типичные примеры: K⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Al³⁺, а также
сложный ион аммония NH₄⁺
Типичные примеры: F⁻, Cl⁻, O²⁻, S²⁻, а также
кислотные остатки SO₄²⁻, NO₃⁻
Ионная связь образуется только при колоссальной разнице в электроотрицательности между типичным металлом (щелочным/щелочноземельным) и
типичным неметаллом (галогеном, халькогеном).

4.

ПОШАГОВЫЙ МЕХАНИЗМ
Как образуется NaCl: переход электрона
1
2
3
1. Отдача e⁻
2. Захват e⁻
Атом натрия (2s²2p⁶3s¹)
отдаёт единственный
внешний валентный
электрон,
превращаясь в катион
Na⁺ со структурой
неона [Ne].
Атом хлора (3s²3p⁵)
жадно принимает этот
электрон на 3pподуровень, образуя
устойчивый хлориданион Cl⁻ со
структурой аргона [Ar].
3. Кулоновское
притяжение
Разноимённо
заряженные ионы Na⁺
и Cl⁻ притягиваются по
закону Кулона,
образуя прочное
кристаллическое
соединение.
Электронные конфигурации: Na⁰ [Ne] 3s¹ → Na⁺ [Ne]; Cl⁰
[Ne] 3s²3p⁵ → Cl⁻ [Ar]. Обе оболочки становятся
завершёнными и энергетически выгодными.
П Е РЕ Х ОД E ⁻ · NA → CL

5.

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОТЛИЧИЯ ОТ КОВАЛЕНТНОЙ СВЯЗИ
Ионная связь ненаправленная и
ненасыщаемая
Ненаправленность
Ненасыщаемость
Электрическое поле заряженного сферического иона
распространяется равномерно во все стороны
пространства (сферическая симметрия). Притяжение
не привязано к определённому углу, в отличие от
перекрывания p-орбиталей в ковалентных молекулах.
Катион притягивает не один анион, а ровно столько,
сколько поместится вокруг него геометрически до
наступления отталкивания одноимённых зарядов.
Поэтому отдельных изолированных молекул NaCl в
твёрдом виде не существует.
Важно для ЕГЭ: Формула NaCl — это не молекулярная, а простейшая (эмпирическая) формульная
единица. Она отражает лишь строгое соотношение ионов натрия и хлора 1:1 во всём объёме
макрокристалла.

6.

ГЕОМЕТРИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ
Кристаллическая решётка NaCl
К У Б ИЧЕ СК АЯ
ГРА Н Е Ц ЕНТРИРОВАННА Я
ЯЧЕ ЙК А
УЗ ЛЫ
В вершинах и центрах граней куба строго
чередуются катионы Na⁺ и анионы Cl⁻.
NA CL · КЧ 6
Каждый Na⁺ октаэдрически окружён шестью Cl⁻, и
наоборот.
CS CL · КЧ 8
Крупный катион цезия координирует 8 анионов
хлора; объёмно-центрированный куб.
CA F₂
Решётка флюорита: Ca²⁺ окружены 8 F⁻, каждый F⁻
— 4 Ca²⁺.
Координационное число определяется исключительно соотношением радиусов катиона и
аниона (r⁺ / r⁻).

7.

ВЗАИМОСВЯЗЬ СТРОЕНИЯ И МАКРОСВОЙСТВ
Строение решётки определяет свойства
Твёрдые и хрупкие
Высокие Tпл и Tкип
Электропроводность
Растворимость
Удар сдвигает слои:
одноимённые ионы (+ к
+, − к −) оказываются
рядом, взаимно
отталкиваются, и
кристалл раскалывается
по плоскостям спайности.
Кулоновские силы между
ионами очень велики.
Для разрушения решётки
требуется огромная
энергия (Tпл NaCl = 801
°C, MgO = 2852 °C).
В кристалле ионы жёстко
зафиксированы
(диэлектрик). В
расплавах и водных
растворах решётка
распадается на
свободные подвижные
ионы-электролиты.
Диполи воды
гидратируют ионы и
вырывают их из узлов
решётки. Большинство
солей щелочных
металлов прекрасно
растворяются в полярных
растворителях.
Причина хрупкости: при механическом сдвиге притяжение мгновенно сменяется мощным кулоновским
отталкиванием одинаковых зарядов!

8.

ИТОГОВЫЙ КОНСПЕКТ К ЗАДАНИЮ 4 ЕГЭ
Что запомнить к ЕГЭ
Связь и решётка
Примеры и практика
Ионная связь: металл + неметалл, разница
электроотрицательностей большая.
Типичные примеры: NaCl, KBr, CaO, NaOH, соли
аммония.
Ионная решётка: ионы в узлах, высокая
температура плавления, хрупкость.
Задание: определите тип связи в MgCl₂, HCl, Na₂S.