离子键理论
1916年,德国化学家柯塞尔( W. Kossel)根据稀有气体原子的电子层结构具有高度稳定性的事实,提出了离子键( ionic bond)的概念。
基本信息
- 中文名
离子键理论
- 外文名
Ionic Bonds
- 形成条件
原子间电负性相差较大
- 本质
静电作用力
- 特点
无方向性、无饱和性
简介
1916年。德国化学家科塞尔(W.Kossel)提出离子键理论,认为由原子得失电子后。生成的正、负离子之问靠静电作用而形成的化学键。即离子键的本质是正、负离子之问的静电引力。离子键可存在于气体分子内,但大量存在于离子晶体中。
当元素的电负性差值越大时,越易形成离子化合物。但近代实验表明,纯粹的离子键是不存在的,绝大多数离子键都不是典型的,只是离子性占优势而已。当两元素电负性的差值△7>1.7时,单键离子键的成分(百分数)大于50%。这是一个有用的参考数据,当△y>1.7时,可认为形成离子型化合物。如NaCI,△x=3.16-0.93=2.23,可认为是典型的离子型化合物。
由于离子电场具有球形对称性,阴、阳离子之间的静电引力与方向无关,离子在其任何方向上均可与相反电荷的离子相互吸引而形成离子键,因此离子键无方向性。当两个异电荷离子彼此吸引形成离子型分子后,由于离子的电场无方向性,各自仍具有吸引异电荷离子的能力,只要空间条件许可,每种离子均可结合更多的异电荷离子,因此离子键无饱和性。
正、负离子靠静电吸引相互接近形成晶体,由离子键形成的化合物称为离子型化合物,如碱金属的卤化物和氧化物、碱土金属氧化物是典型的离子型化合物。1
离子键的形成
离子键的形成离子键理论的主要论点如下:
(1)当活泼金属原子和活泼非金属原子在一定条件下相遇时,由于双方原子的电负性相差较大,金属原子可能失去价电子,非金属原子可能得到电子,从而发生原子间的电子转移。电子转移的结果,金属原子成为带正电荷的正离子,非金属原子则变成带负电荷的负离子。
(2)正负离子之间由于静电作用而相互吸引,当它们充分接近时,两核之间和电子云之间便产生排斥力。当吸引力和排斥力处于平衡状态时,整个体系的能量降低到最低值,于是正负离子间就形成了稳定的化学键,即离子键。
离子键的形成过程可用金属钠暴露在氯气中形成氯化钠的例子说明。
生成离子键的条件是原子间的电负性相差较大,一般要大于1.7左右。通过离子键形成的化合物叫作离子型化合物,如KCl、CsCl、MgO、CaO等。在一般情况下,离子型化合物具有较高的熔点和沸点,在熔融状态或溶于水后均能导电。
离子键的本质
离子键本质上是静电作用力,因此当离子电荷越高,离子间的核间距越小,离子间的吸引就越强,离子键也就越稳定。离子键是活泼金属元素的原子和活泼非金属元素的原子之间形成的,其形成的重要条件就是成键原子之间的电负性差值较大。一般来说,元素的电负性差越大,形成的离子键越强。在周期表中,IA族的碱金属电负性较小,ⅦA族的卤素电负性较大,它们的原子之间形成的化学键一般都是离子键。如铯的电负性为0.79,而氟的电负性为3.98,两者之差是所有元素中电负性差值最大的,因此氟化铯CsF是典型的离子型化合物。
但是,值得注意的是,即使是最典型的金属离子与最典型的非金属离子的结合也不完全是纯静电作用,仍有部分共价性质。如氟化铯CsF分子中,其离子性成分也只是92%,其余8%为共价性成分。这说明即便是像铯和氟这样典型的金属和典型的非金属形成化学键时,成键原子轨道之间依然有部分重叠。对于其他元素间形成的化学键,其共价成分显然会更高。因此没有百分之百的离子键,也没有百分之百的共价键,离子键中有共价成分,共价键中也有离子性,只是主次不同而已。一般认为,当成键元素的原子电负性差值AX>1.7,键的离子性>50%,即是离子性为主,可认为是离子键。
离子键的特点
1、离子键没有方向性
离子都是带电体,它的电荷分布是球形对称的。由于球形电场或点电荷是无方向性的,只要条件许可,离子在空间各方向上的电性作用相同,无论在哪个方向都能与电荷相反的离子相互吸引,因而离子键没有方向性。
2、离子键没有饱和性