Ақпарат

Иондық қосылыстардың экзотермиялық түзілуі

Иондық қосылыстардың экзотермиялық түзілуі

Иондық қосылыстардың пайда болуының неге экзотермиялық екендігі туралы ойландыңыз ба? Тез жауап - алынған иондық қосылыс оны құрған иондарға қарағанда тұрақты. Иондардың қосымша энергиясы иондық байланыстар пайда болған кезде жылу түрінде шығады. Реакциядан көп жылу бөлінген кезде реакция экзотермиялық болады.

Иондық байланыстың энергиясын түсіну

Иондық байланыстар бір-бірінің арасында үлкен электрөткізгіштігі бар екі атом арасында пайда болады. Әдетте бұл металдар мен бейметалдар арасындағы реакция. Атомдар өте реактивті, өйткені оларда толық валентті электрон қабықтары жоқ. Осындай байланыста бір атомнан шыққан электрон басқа атомға валенттік электрон қабатын толтыру үшін беріледі. Байланыста электронын «жоғалтатын» атом неғұрлым тұрақты болады, өйткені электронды сыйға салу нәтижесінде толтырылған немесе жартылай толтырылған валенттік қабық пайда болады. Бастапқы тұрақсыздық сілтілік металдар мен сілтілі жер үшін соншалықты үлкен, сондықтан катиондарды қалыптастыру үшін сыртқы электронды (немесе 2, сілтілі жер үшін) алу үшін аз энергия қажет. Керісінше галогендер электрондарды аниондар түзуге қабылдайды. Аниондар атомдарға қарағанда тұрақты, алайда екі типтегі элементтер өздерінің энергетикалық мәселесін шешуге біріксе, одан да жақсы. Бұл жерде иондық байланыс пайда болады.

Не болып жатқанын шынымен түсіну үшін натрий хлоридінің (ас тұзы) натрий мен хлордан түзілуін қарастырыңыз. Егер сіз натрий металын және хлор газын алсаңыз, тұз керемет экзотермиялық реакцияда пайда болады (үйдегідей емес). Теңдестірілген иондық химиялық теңдеу:

2 Na (лар) + Cl2 (г) → 2 NaCl

NaCl натрий мен хлор иондарының кристалдық торы ретінде пайда болады, мұнда натрий атомынан шыққан қосымша электрон хлор атомының сыртқы электронды қабатын толтыруға қажетті «тесікке» толтырылады. Енді әр атомда электрондардың толық октеті бар. Энергетикалық тұрғыдан алғанда бұл өте тұрақты конфигурация. Реакцияны мұқият зерттей отырып, сіз шатастырып алуыңыз мүмкін, себебі:

Элементтен электронның жоғалуы әрдайым болады эндотермиялық (өйткені электронды атомнан шығару үшін энергия қажет.

Na → Na+ + 1 д- ΔH = 496 кДж / моль

Бейметалдың электронға ие болуы әдетте экзотермиялық болып табылады (бейметал толық октет алған кезде энергия шығады).

Cl + 1 e- → Cl- ΔH = -349 кДж / моль

Сонымен, егер сіз жай ғана математиканы жасасаңыз, онда натрий мен хлордан NaCl түзуді, атомдарды реактивті иондарға айналдыру үшін 147 кДж / моль қажет екенін көресіз. Бірақ біз реакцияны бақылаудан таза энергия босатылатындығын білеміз. Не болып жатыр?

Жауабы: реакцияны экзотермиялық ететін қосымша энергия - тордың энергиясы. Натрий мен хлор иондарының арасындағы электр зарядының айырмашылығы олардың бір-біріне тартылып, бір-біріне қарай жылжуына себеп болады. Ақырында қарама-қарсы зарядталған иондар бір-бірімен иондық байланыс түзеді. Барлық иондардың ең тұрақты орналасуы - кристалдық тор. NaCl торын бұзу үшін (тордың энергиясы) 788 кДж / моль қажет:

NaCl (тар) → Na+ + Cl- ΔHтор = +788 кДж / моль

Торды қалыптастыру энтальпиядағы белгіні қалпына келтіреді, сондықтан әр меңге ΔH = -788 кДж. Иондарды қалыптастыру үшін 147 кДж / моль қажет болса да, әлдеқайда көп тор тордың пайда болуымен энергия бөлінеді. Таза энтальпия өзгерісі -641 кДж / моль. Сонымен, иондық байланыстың қалыптасуы экзотермиялық болып табылады. Торлы энергия сонымен қатар иондық қосылыстардың өте жоғары балқу нүктелеріне ие болатындығын түсіндіреді.

Полятомиялық иондар бірдей түрде байланыс түзеді. Айырмашылық мынада, сіз әрбір жеке атомды емес, сол катион мен анионды құратын атомдар тобын қарастырасыз.