Ионные соединения: кристаллическая решетка, формулы и свойства

Ионное соединение представляет собой кристаллическую решетку катионов и анионов, а не совокупность молекул. Его формула — это соотношение, формульная единица: наименьшее целое числовое соотношение его ионов, например, NaCl, AlF₃ или Mg₃N₂. Чтобы записать формулу, возьмите заряд каждого иона главной группы от заряда ближайшего благородного газа, а затем уравновесьте заряды так, чтобы соединение было нейтральным. ПРАВИЛА • Твердый хлорид натрия не содержит молекул NaCl. Он представляет собой трехмерную сетку ионов Na⁺ и Cl⁻, чередующихся во всех направлениях, подобно трехмерной шахматной доске. • Каждый ион Na⁺ окружен шестью ионами Cl⁻, а каждый ион Cl⁻ — шестью ионами Na⁺. Противоположные заряды расположены близко друг к другу, как ионы Cl⁻ — дальше друг от друга. • Формульная единица: наименьшее целое числовое соотношение ионов в ионном соединении. В NaCl на каждый ион Cl⁻ приходится один ион Na⁺, и это соотношение повторяется по всему кристаллу. • Октет определяет, какие ионы образуются: натрий теряет один электрон, хлор приобретает один. Кристалл удерживается вместе за счет притяжения противоположных зарядов во всех направлениях. • Свойства: твердые ионные соединения не проводят электричество, расплавленные или растворенные — проводят, и имеют высокие температуры плавления и кипения. • Формульное правило для ионов основных групп: возьмите каждый заряд у ближайшего благородного газа, затем уравновесьте так, чтобы общий положительный заряд равнялся общему отрицательному заряду. БЫСТРЫЕ ОТВЕТЫ Существует ли молекула соли? В твердом состоянии — нет. Твердый хлорид натрия представляет собой кристаллическую решетку ионов Na⁺ и Cl⁻, каждый ион Na⁺ окружен шестью ионами Cl⁻, а каждый ион Cl⁻ — шестью ионами Na⁺. Его формула NaCl — это соотношение, один ион натрия на каждый ион хлора, называемое формульной единицей. Как определить химическую формулу ионного соединения? Найдите заряд каждого иона, уравновесьте положительные и отрицательные заряды так, чтобы соединение было нейтральным, затем запишите формулу. Для элементов основных групп заряд исходит от ближайшего благородного газа. Какова формула ионного соединения, образованного между алюминием и фтором? AlF₃. Алюминий теряет три электрона, превращаясь в Al³⁺, а фтор приобретает один электрон, превращаясь в F⁻. Один Al³⁺ несёт три положительных заряда, поэтому для нейтральности ему необходимо три иона F⁻: один ион алюминия и три фторида. Какова формула соединения, образованного между магнием и азотом? Mg₃N₂. Магний образует Mg²⁺, а азот — N³⁻. Наименьшее суммарное значение заряда, на которое делятся оба иона, равно шести, поэтому три Mg²⁺ дают плюс шесть, а два N³⁻ — минус шесть. Почему ионные твёрдые вещества не проводят электричество, а расплавленные или растворённые — проводят? Для проведения тока необходимы заряженные частицы, способные двигаться. В твёрдом веществе каждый ион удерживается на месте своими соседями. Плавление или растворение не создает ионы, они уже существовали. Это лишь освобождает их для перемещения. Почему ионные соединения имеют высокие температуры плавления? Каждый ион удерживается сильным притяжением к своим соседям во всех направлениях. Плавление означает ослабление всей этой решетки, а для этого требуется много тепла. Почему ионные кристаллы хрупкие? Если ударить по кристаллу, слой может сместиться на один ион. Затем одноименные заряды сталкиваются друг с другом, отталкиваются, и кристалл раскалывается. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ • Алюминий и фтор: Al³⁺ и F⁻. Для одного 3+ требуется три 1-, поэтому AlF₃. • Магний и азот: Mg²⁺ и N³⁻. Шесть — наименьшее общее количество общих атомов, поэтому три Mg²⁺ и два N³⁻, Mg₃N₂. • Магний и кислород: Mg²⁺ и O²⁻ уже уравновешиваются один к одному, поэтому MgO. Не Mg₂O₂, потому что формульная единица всегда представляет собой наименьшее целочисленное соотношение ионов. ГЛАВЫ 0:00 Введение: в твердой соли нет молекул 0:17 Решетка и шесть соседей 0:27 Формульная единица: соотношение, а не молекула 0:38 Какие ионы образуются, что их удерживает 0:56 Проводимость: заблокированные ионы против свободных ионов 1:25 Высокие температуры плавления 1:38 Почему ионные кристаллы хрупкие 1:50 Формульное правило: AlF₃ 2:18 Оба показателя изменяются: Mg₃N₂ 2:38 MgO и наименьшее соотношение 2:56 Итог Подпишитесь на канал Chemistry Cool, чтобы смотреть остальные видео из серии «Общая химия» — одна тема на видео, включая примеры решения. Предыдущая тема: Ионные, ковалентные и металлические связи. Следующая тема: Название ионных соединений. Общая химия · Ионная связь