Ιδιότητες ιοντικής ένωσης

Οι ιοντικές ενώσεις σχηματίζονται όταν δύο άτομα ή ομάδες ατόμων μοιράζονται έναν ιοντικό δεσμό. Σχεδόν όλες οι ιοντικές ενώσεις έχουν ένα μεταλλικό κατιόν (θετικά φορτισμένο τμήμα) και ένα μη μεταλλικό ανιόν (αρνητικά φορτισμένο τμήμα). Η μεγάλη διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ κατιόντος και ανιόντος καθιστά τον ιοντικό δεσμό εξαιρετικά πολικό και έχει ως αποτέλεσμα ορισμένα χαρακτηριστικά. Ακολουθεί μια λίστα με τις ιδιότητες των ιοντικών ενώσεων.

Σύνοψη των ιδιοτήτων ιοντικής ένωσης

Οι ιοντικές ενώσεις έχουν πολλές παρόμοιες ιδιότητες:

• Κρυσταλλικά στερεά
• Σκληρά, εύθραυστα στερεά
• Υψηλά σημεία τήξης και βρασμού
• Μην μεταδίδετε ηλεκτρισμό ως στερεά, αλλά όταν είναι λιωμένο ή διαλυμένο σε νερό
• Συχνά διαλυτό στο νερό και αδιάλυτο σε μη πολικούς διαλύτες
• Υψηλές ενθαλπίες σύντηξης και εξάτμισης, σε σύγκριση με ομοιοπολικές ενώσεις
• Τα στερεά έχουν χαμηλή τάση ατμών

Επεξήγηση των φυσικών ιδιοτήτων ιοντικής ένωσης

Κρυσταλλικά Στερεά

Οι ιοντικές ενώσεις σχηματίζουν εύκολα κρυστάλλους επειδή η έλξη μεταξύ κατιόντων και ανιόντων είναι πολύ ισχυρή και επειδή τα ανιόντα τείνουν να είναι μικρά σε μέγεθος σε σχέση με το μέγεθος ενός κατιόντος. Είναι εύκολο για τα μικρά ανιόντα να γλιστρήσουν στα κενά μεταξύ των μεγάλων κατιόντων. Τα παρόμοια φορτία απωθούν το ένα το άλλο, έτσι η κρυσταλλική διάταξη τα κρατά χωριστά. Το αποτέλεσμα είναι μια εξαιρετικά σταθερή δομή.

Σκληρά και εύθραυστα στερεά

Η σταθερότητα των ιοντικών κρυστάλλων τους καθιστά σκληρούς, αλλά είναι εύθραυστοι. Μια μηχανική δύναμη, όπως ένα χτύπημα με ένα σφυρί, μετατοπίζει στρώματα ιόντων. Αυτό φέρνει ιόντα με το ίδιο φορτίο κοντά το ένα στο άλλο. Η απώθηση προκαλεί τη θραύση του κρυστάλλου κατά μήκος ενός λείου επιπέδου του κρυστάλλου.

Υψηλά σημεία τήξης και βρασμού

Η διαφορά υψηλής ηλεκτραρνητικότητας προσελκύει έντονα το κατιόν και το ανιόν. Χρειάζεται πολλή ενέργεια (θερμότητα) για να διαχωριστούν για να σχηματιστούν υγρά και αέρια.

Μονωτικά στερεά – αγώγιμα υγρά

Τα ιοντικά στερεά δεν αγώγουν πολύ καλά τον ηλεκτρισμό. Μάλλον είναι ηλεκτρικοί μονωτές. Ωστόσο, η τήξη του στερεού ή η διάλυσή του στο νερό διαχωρίζει τα ηλεκτρικά φορτία. Οι ιοντικές ενώσεις είναι ηλεκτρικοί αγωγοί σε τετηγμένη μορφή ή όταν διαλύονται στο νερό.

Διαλυτότητα σε πολικούς και μη πολικούς διαλύτες

Από τη φύση τους, οι ιοντικές ενώσεις είναι πολικές. Διαλύονται σε πολικούς διαλύτες, όπως το νερό, πιο εύκολα από ό,τι σε μη πολικούς διαλύτες, όπως το λάδι ή το εξάνιο.

Υψηλές ενθαλπίες σύντηξης και εξάτμισης

Η ενθαλπία της σύντηξης είναι η θερμότητα που απαιτείται για την τήξη ενός mol στερεού σε σταθερή πίεση. Η ενθαλπία της εξάτμισης είναι η θερμότητα που απαιτείται για την εξάτμιση ενός mol υγρού υπό σταθερή πίεση. Οι ιοντικές ενώσεις έχουν ενθαλπίες εξάτμισης και σύντηξης της τάξης των 10 έως 100 φορές υψηλότερες από αυτές των περισσότερων ομοιοπολικών ενώσεων. Λόγω των υψηλών τιμών ενθαλπίας, τα ιοντικά στερεά τείνουν να έχουν χαμηλή τάση ατμών. Με άλλα λόγια, συχνά δεν έχουν μυρωδιά. Σε υγρό αέρα, μέρος μιας ιοντικής ένωσης μπορεί να διαλυθεί, αποκαλύπτοντας το άρωμα.

Ένα οικείο παράδειγμα

Είναι πιο εύκολο να θυμάστε τις ιδιότητες των ιοντικών ενώσεων εάν λάβετε υπόψη τη συμπεριφορά ενός οικείου παραδείγματος:χλωριούχου νατρίου ή επιτραπέζιου αλατιού (NaCl). Το αλάτι σχηματίζει κρυστάλλους. Μπορείτε να δείτε την κυβική δομή του κρυστάλλου αλατιού αν κοιτάξετε προσεκτικά ή χρησιμοποιήσετε μεγεθυντικό φακό. Αλατίστε το σκληρά, αλλά είναι εύκολο να το συνθλίψετε, ώστε να ξέρετε ότι είναι εύθραυστο. Ένας σωρός αλατιού είναι ένας ηλεκτρικός μονωτήρας, αλλά αν διαλύσετε το αλάτι στο νερό, είναι ένας ισχυρός ηλεκτρολύτης που άγει το ηλεκτρισμό. Εάν προσθέσετε αλάτι στο λάδι (ένας μη πολικός διαλύτης), δεν διαλύεται. Το αλάτι μεταφέρει επίσης ηλεκτρισμό όταν το λιώνετε, αλλά έχει πολύ υψηλό σημείο τήξης 800ºC. Είναι εύκολο να δοκιμάσετε αλάτι διαλυμένο σε νερό ή σάλιο, αλλά αν μυρίσετε ξηρό αλάτι δεν μπορείτε να το μυρίσετε επειδή έχει χαμηλή τάση ατμών.

Αναφορές

• Bragg, W. H.; Bragg, W. L. (1913). «Η αντανάκλαση των ακτίνων Χ από τους κρυστάλλους». Πρακτικά της Βασιλικής Εταιρείας Α:Μαθηματικές, Φυσικές και Μηχανικές Επιστήμες . 88 (605):428–438. doi:10.1098/rspa.1913.0040
• Brown, Theodore L.; et al. (2009). Chemistry:The Central Science:A Broad Perspective (2η έκδ.). Frenchs Forest, N.S.W.:Pearson Australia. ISBN 978-1-4425-1147-7.
• Wold, Aaron; Dwight, Kirby (1993). Στερεά κατάσταση χημείας σύνθεση, δομή και ιδιότητες επιλεγμένων οξειδίων και σουλφιδίων . Ντόρντρεχτ:Σπρίνγκερ Ολλανδίας. ISBN 978-94-011-1476-9.
• Zumdahl, Steven S. (1989). Χημεία (2η έκδ.). Λέξινγκτον, Μασαχουσέτη:D.C. Heath. ISBN 978-0-669-16708-5.