พันธะไอออนิก

การเกิดพันธะไอออนิก

      เกิดระหว่างโลหะกับอโลหะ ยกเว้น Be กับ B โดยโลหะจ่ายอิเล็กตรอนออกไปกลายเป็นประจุบวกและอโลหะรับอิเล็กตรอนเข้ามากลายเป็นประจุลบ ซึ่งประจุบวกและประจุลบที่เกิดขึ้นจะส่งแรงดึงดูดกัน เรียกว่า พันธะไอออนิก

โครงสร้างของสารประกอบไอออนิก

1.ผลึกโซเดียมคลอไรด์พบว่า ในผลึกโซเดียมคลอไรด์ มีโซเดียมไอออนสลับกันกับคลอไรด์ไอออนเป็นแถวๆ ทั้งสามมิติมีลักษณะคล้ายตาข่าย โดยที่แต่ละไอออน จะมีไอออนต่างชนิดล้อมรอบอยู่ 6 ไออออน

ดังนั้น อัตราส่วนระหว่างไอออนบวก : ไอออนลบ

เท่ากับ 6 : 6  หรือ 1 : 1 สูตรอย่างง่ายจึงเป็นNaCl

2.ผลึกซีเซียมคลอไรด์แต่ละไอออนจะมีไอออนต่างชนิดล้อมรอบอยู่ 8 ไอออน ดังนั้น อัตราส่วนระหว่างไอออนบวก : ไอออนลบ

เท่ากับ  8 : 8  หรือ 1 : 1  สูตรอย่างง่ายจึงเป็น CsCl

การเขียนสูตรและเรียกชื่อสารประกอบไอออนิก

1.เริ่มจากอ่านชื่อไอออนบวก (ธาตุโลหะ) ก่อน

2.อ่านชื่อธาตุไอออนลบ (ธาตุอโลหะ)

โดยเปลี่ยนเสียงสุดท้ายเป็น ไ-ด์ (-ide) 

ตัวอย่างเช่น

NaCl    อ่านว่า  โซเดียมคลอไรด์

MgO   อ่านว่า  แมกนีเซียมออกไซด์

Al2O3  อ่านว่า  อะลูมิเนียมออกไซด์

3.หากไอออนลบมีลักษณะเป็นกลุ่มธาตุจะมีชื่อเรียกเฉพาะที่แตกต่างกัน เช่น No3- เรียกว่า ไนเดรต CO32- เรียกว่า คาร์บอเนต, SO42- เรียกว่า ซัลเฟต OH- เรียกว่า ไฮดรอกไซด์ เป็นต้น

ตัวอย่างเช่น

CaCO3   อ่านว่า  แคลเซียมคาร์บอเนต

Na2SO4  อ่านว่า  โซเดียมซัลเฟต

พลังงานกับการเกิดสารประกอบไอออนิก

1.โลหะโซเดียมที่อยู่ในสถานะของแข็งระเหิดกลายเป็นไอ (กลายเป็นอะตอมในสถานะก๊าซ) ขั้นนี้ต้องใช้พลังงาน หรือดูดพลังงานเท่ากับ 109 kJ/mol เรียกพลังงานที่ใช้ในขั้นนี้ว่าพลังงานการระเหิด (Heat of siblimation) สัญลักษณ์ "Hs" หรือ "S"

Na(s)+ 109 kJ---------------->Na(g).........(1)

2.โมเลกุลของคลอรีน (Cl2(g)) ซึ่งอยู่ในสถานะก๊าซแตกตัวออกเป็นอะตอมในสถานะก๊าซ (Cl(g))

Cl(g) + 242 kJ -------------------> 2Cl(g)

3.อะตอมของโซเดียมในสถานะก๊าซ เสีย 1 เวเลนซ์อิเล็กตรอน กลายเป็นโซเดียมไอออนในสถานะก๊าซ ขั้นนี้ต้องใช้พลังงานหรือดูดพลังงาน 494 kJ/mol เรียกพลังงานที่ใข้ในขั้นนี้ว่า พลังงานไอออไนเซชั่น(Ionization Energy) สัญลักษณ์ "IE" หรือ "I"

Na(g)+494 kJ----------------->Na(g) + e.........(3)

4.คลอรีนอะตอมในสถานะก๊าซรับอิเล็กตรอนกลายเป็นคลอไรด์ไอออนในสถานะก๊าซ(Cl-(g)) ขั้นนี้คายพลังงานออกมา 347 kJ/mol พลังงานที่คายออกมาในขั้นนี้เรียกว่า อิเล็กตรอนอัฟฟินิตีหรือสัมพรรคภาพอิเลคตรอน (Electron Affinity) สัญลักษณ์ E หรือ EA

Cl(g)+e- -----------------> Cl-(g)+347 kJ...........(4)

5.โซเดียมไอออนในสถานะก๊าซ และคลอไรด์ไอออนในสถานะก๊าซรวมตัวกันด้วยพันธะไอออนิกได้ผลึกโซเดียมครอไรด์ (NaCl(s)) ขั้นนี้คายพลังงานออกมา 787 kJ/mol พลังงานที่คายออกมาในขั้นนี้เรียกว่าพลังงานแลคทิซ หรือพลังงานโครงร่างผลึก (Lattic Energy) สัญลักษณ์ U หรือ Ec

Na+(g) + Cl-(g) ---------------------->NaCl(s)+787 kJ.........(5)

หมายเหตุ  การเกิดสารประกอบไอออนิกอาจคายหรือดูดพลังงานก็ได้แต่มักจะคายพลังงาน

สมบัติของสารประกอบไอออนิก

1.มีขั้วเพราะสารประกอบไอออนิกไม่ได้เกิดขึ้นเป็นโมเลกุลเดี่ยว แต่จะเป็นของแข็งซึ่งประกอบด้วยไอออนจำนวนมาก ซึ่งยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงยึดเหนี่ยวทางไฟฟ้า

2.ไม่นำไฟฟ้าเมื่ออยู่ในสภาพของแข็ง แต่จะนำไฟฟ้าได้เมื่อใส่สารประกอบไอออนิกลงในน้ำ ไอออนจะแยกออกจากกัน ทำให้สารละลายนำไฟฟ้าในทำนองเดียวกันสารประกอบที่หลอมเหลวจะนำไฟฟ้าได้ด้วยเนื่องจากเมื่อหลอมเหลวไอออนจะเป็นอิสระจากกัน เกิดการไหลเวียนอิเล็กตรอนทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จึงเกิดการนำไฟฟ้า

3.มีจุหลอมเหลวและจุดเดือดสูง  ความร้อนในการทำลายแรงดึงดูดระหว่างไอออนให้กลายเป็นของเหลวต้องใช้พลังงานสูง

4.สารประกอบไอออนิกทำให้เกิดปฏิกิริยาไอออนิก คือ ปฏิกิริยาระหว่างไอออนกับไอออน ทั้งนี้เพราะสารไอออนิกจะเป็นไอออนอิสระในสารละลาย ปฏิกิริยาจึงเกิดทันที

5.สมบัติไม่แสดงทิศทางของพันธะไอออนิก สารประกอบไอออนิกเกิดจากไอออนที่มีประจุตรงกันข้ามรอบ ๆ ไอออนแต่ละไอออนจะมีสนามไฟฟ้าซึ่งไม่มีทิศทาง จึงทำให้เกิดสมบัติไม่แสดงทิศทางของพันธะไอออนิก

6.เป็นผลึกแข็ง แต่เปราะและแตกง่าย

ปฎิกิริยาของสารประกอบไอออนิก

      เมื่อนำสารละลายไอออนิกคู่ใดคู่หนึ่งมาผสมกัน แล้วเกิดตะกอนขึ้น แสดงว่าเกิดปฏิกิริยาขึ้น ในการเกิดปฏิกิริยาในน้ำมักจะมีการแลกเปลี่ยนไอออนบวกและไอออนลบซึ่งกันและกัน ซึ่งเขียนเป็นสมการทั่วไปได้ดังนี้

AX + BY ————>  AY + BX

เช่น  การผสมสารละลายแคลเซียมไฮดรอกไซด์และโซเดียมคาร์บอเนต

ได้ตะกอนสีขาวของแคลเซียมคาร์บอเนต แต่ Ca(OH)2, Na2CO3และ NaOH

สมการที่แสดงไอออนอิสระของสารประกอบไอออนิกในสารละลายครบทุกชนิดเช่นนี้เรียกว่า สมการไอออนิก เนื่องจากในปฏิกิริยานี้มี OH- และ Na+

 ปรากฏอยู่ทั้งสองด้านและไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงในปฏิกิริยาจึงตัดออกไปได้ ส่วนไอออนที่ทำปฏิกิริยาแล้วได้ผลิตภัณฑ์คือ Ca2+ และ CO32เท่านั้น ที่นำมาเขียนเป็นสมการ