Как сделать ионную связь калия

Обновлено: 07.07.2024

Порядок заполнения оболочек атома калия (K) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.

На подуровне ‘s’ может находиться до 2 электронов, на ‘s’ - до 6, на ‘d’ - до 10 и на ‘f’ до 14

Калий имеет 19 электронов, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

2 электрона на 3s-подуровне

6 электронов на 3p-подуровне

1 электрон на 4s-подуровне

Степень окисления калия

Атомы калия в соединениях имеют степени окисления 1, -1.

Степень окисления - это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается, то степень окисления положительная.

Ионы калия

Валентность K

Атомы калия в соединениях проявляют валентность I.

Валентность калия характеризует способность атома K к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:

Валентность не имеет знака.

Квантовые числа K

Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации, для атома K эти числа имеют значение N = 4, L = 0, M_l = 0, M_s = ½

Видео заполнения электронной конфигурации (gif):

Результат:

Энергия ионизации

Чем ближе электрон к центру атома - тем больше энергии необходимо, что бы его оторвать. Энергия, затрачиваемая на отрыв электрона от атома называется энергией ионизации и обозначается E_o. Если не указано иное, то энергия ионизации - это энергия отрыва первого электрона, также существуют энергии ионизации для каждого последующего электрона.

В ионная связьЭто тип химической связи, в которой существует электростатическое притяжение между противоположно заряженными ионами. То есть положительно заряженный ион образует связь с отрицательно за

Содержание:

Этот тип химической связи возникает, когда валентные электроны от одного атома навсегда передаются другому атому. Атом, теряющий электроны, становится катионом (положительно заряженным), а тот, который получает электроны, становится анионом (отрицательно заряженным).

Концепция ионной связи

Ионная связь - это связь, с помощью которой электрически заряженные частицы, называемые ионами, взаимодействуют с образованием ионных твердых тел и жидкостей. Эта связь является продуктом электростатических взаимодействий между сотнями миллионов ионов, и не ограничивается только парой из них; то есть это выходит за рамки притяжения между положительным зарядом к отрицательному.

Рассмотрим, например, ионное соединение хлорида натрия, NaCl, более известное как поваренная соль. В NaCl преобладает ионная связь, поэтому она состоит из ионов Na. + и Cl – . Затем + положительный ион или катион, а Cl – (хлорид) - отрицательный ион или анион.

Оба Na + как Cl – их привлекает наличие противоположных электрических зарядов. Расстояния между этими ионами позволяют другим сближаться, так что появляются пары и пары NaCl. Катионы Na + они будут отталкиваться друг от друга за то, что они имеют одинаковые заряды, и то же самое происходит друг с другом с анионами Cl – .

Приходит время, когда миллионы ионов Na + и Cl – им удается объединиться, объединиться, создать максимально устойчивую структуру; один регулируется ионной связью (верхнее изображение). Катионы Na + меньше анионов Cl – из-за возрастающей эффективной ядерной силы его ядра на внешние электроны.

Ионная связь характеризуется установлением упорядоченных структур, в которых расстояние между ионами (Na + и Cl – в случае NaCl) она мала по сравнению с другими твердыми веществами. Итак, мы говорим об ионной кристаллической структуре.

Как образуется ионная связь?

Ионная связь имеет место только в том случае, если происходит распределение электронов так, что возникают заряды ионов. Связь такого типа между нейтральными частицами невозможна. Обязательно должны быть катионы и анионы. Но откуда они?

Есть много путей, по которым образуются ионы, но в основном многие поддерживаются реакцией окисления-восстановления. Большинство неорганических ионных соединений состоят из металлического элемента, связанного с неметаллическим элементом (элементы блока п таблицы Менделеева).

Металл должен окисляться, терять электроны, чтобы стать катионом. С другой стороны, неметаллический элемент восстанавливается, приобретает эти электроны и становится анионом. Следующее изображение иллюстрирует эту точку образования NaCl из атомов натрия и хлора:

Атом Na отдает один из своих валентных электронов Cl. Когда происходит такое распределение электронов, образуются ионы Na. + и Cl – , которые начинают притягиваться друг к другу сразу и электростатически.

Поэтому говорят, что Na + и Cl – у них нет общих пар электронов, в отличие от того, что можно было бы ожидать от гипотетической ковалентной связи Na-Cl.

Свойства ионной связи

Ионная связь является ненаправленной, то есть ее сила не присутствует в одном направлении, а распространяется в пространстве в зависимости от расстояний, разделяющих ионы. Этот факт важен, так как означает, что ионы прочно связаны, что объясняет некоторые физические свойства ионных твердых тел.

Температура плавления

Ионная связь отвечает за плавление соли при температуре 801 ºC. Эта температура значительно выше по сравнению с температурами плавления различных металлов.

Это потому, что NaCl должен поглощать достаточно тепла, чтобы его ионы начали свободно вытекать из кристаллов; то есть достопримечательности между Na + и Cl – .

Точка кипения

Температуры плавления и кипения ионных соединений особенно высоки из-за их сильного электростатического взаимодействия: их ионной связи. Однако, поскольку в этой связи участвует много ионов, такое поведение обычно приписывают скорее межмолекулярным силам, а не ионной связи.

В случае соли, как только NaCl расплавится, получается жидкость, состоящая из тех же исходных ионов; только теперь они передвигаются более свободно. Ионная связь все еще присутствует. Ионы Na + и Cl – они встречаются на поверхности жидкости, чтобы создать высокое поверхностное натяжение, которое предотвращает выход ионов в газовую фазу.

Поэтому расплав соли должен еще больше повысить свою температуру, чтобы закипеть. Температура кипения NaCl - 1465 ° C. При этой температуре жара превосходит притяжение между Na + и Cl – в жидкости, поэтому пары NaCl начинают образовываться при давлении, равном атмосферному.

Электроотрицательность

Ранее было сказано, что ионная связь образуется между металлическим элементом и неметаллическим элементом. Короче: между металлом и неметаллом. Обычно это так в отношении неорганических ионных соединений; особенно бинарного типа, например NaCl.

Однако этот сценарий применим только к бинарным соединениям MX, таким как NaCl. Для других солей или ионных соединений процессы их образования более сложны и не могут быть рассмотрены с чисто атомной или молекулярной точки зрения.

Типы

Не существует различных типов ионных связей, поскольку электростатическое явление чисто физическое, оно меняет только способ взаимодействия ионов или количество атомов, которые они имеют; то есть, если они одноатомные или многоатомные ионы. Точно так же каждый элемент или соединение порождает характерный ион, который определяет природу соединения.

В разделе примеров мы углубимся в этот вопрос, и будет видно, что ионная связь по сути одинакова во всех соединениях. Когда это не выполняется, говорят, что ионная связь имеет определенный ковалентный характер, как в случае многих солей переходных металлов, где анионы координируются с катионами; например, FeCl₃ (Вера 3+ -Cl – ).

Примеры ионных связей

Несколько ионных соединений будут перечислены ниже, и их ионы и пропорции будут выделены:

- Хлорид магния

MgCl₂, (Mg 2+ Cl – ) в соотношении 1: 2 (Mg 2+ : 2 Cl – )

- Фторид калия

КФ, (К + F – ) в соотношении 1: 1 (K + : F – )

- Сульфид натрия

Na₂S, (Na + S 2- ) в соотношении 2: 1 (2Na + : S 2- )

- Литогидроксид

LiOH, (Li + ой – ) в соотношении 1: 1 (Li + : ОЙ – )

- фторид кальция

CaF₂, (Ca 2+ F – ) в соотношении 1: 2 (Ca 2+ : 2F – )

- Карбонат натрия

- Карбонат кальция

Вор₃, (Ca 2+ CO₃ 2- ) в соотношении 1: 1 (Ca 2+ : CO₃ 2- )

- Перманганат калия

KMnO₄, (K + MnO₄ – ) в соотношении 1: 1 (K + : MnO₄ – )

- Сульфат меди

КУРС₄, (Cu 2+ ЮЗ₄ 2- ) в соотношении 1: 1 (Cu 2+ : ТАК₄ 2- )

- гидроксид бария

Ва (ОН)₂, (Ba 2+ ой – ) в соотношении 1: 2 (Ba 2+ : ОЙ – )

- бромид алюминия

AlBr₃, (Al 3+ Br – ) в соотношении 1: 3 (Al 3+ : 3Br – )

- оксид железа (III)

Вера₂ИЛИ₃, (Вера 3+ ИЛИ 2- ) в соотношении 2: 3 (2Fe 3+ : 3O 2- )

- оксид стронция

SrO, (Sr 2+ ИЛИ 2- ) в соотношении 1: 1 (Sr 2+ : O 2- )

- хлорид серебра

AgCl, (Ag + Cl – ) в соотношении 1: 1 (Ag + : Cl – )

- другие

-CH₃COONa, (CH₃COO – Na + ) в соотношении 1: 1 (CH₃COO – : Na + )

- NH₄Я, (NH₄ + я – ) в соотношении 1: 1 (NH₄ + : Я – )

Каждое из этих соединений имеет ионную связь, где миллионы ионов, соответствующие их химическим формулам, электростатически притягиваются и образуют твердое тело. Чем больше величина его ионных зарядов, тем сильнее электростатическое притяжение и отталкивание.

Следовательно, ионная связь имеет тенденцию тем сильнее, чем больше заряды на ионах, составляющих соединение.

Решенные упражнения

Затем будут решены некоторые упражнения, которые претворят в жизнь базовые знания об ионной связи.

- Упражнение 1

Какое из следующих соединений является ионным? Возможные варианты: HF, H₂О, NaH, H₂S, NH₃ и MgO.

Ионное соединение по определению должно иметь ионную связь. Чем больше разница в электроотрицательности между составляющими его элементами, тем выше ионный характер указанной связи.

Поэтому в принципе исключаются варианты, не имеющие металлического элемента: HF, H₂ОЙ₂S и NH₃. Все эти соединения состоят только из неметаллических элементов. Катион NH₄ + является исключением из этого правила, так как не содержит металла.

Остальные варианты - это NaH и MgO, в которых металлы Na и Mg соответственно присоединены к неметаллическим элементам. NaH (Na + ЧАС – ) и MgO (Mg 2+ ИЛИ 2- ) являются ионными соединениями.

- Упражнение 2.

Рассмотрим следующее гипотетическое соединение: Ag (NH₄)₂CO₃I. Каковы его ионы и в какой пропорции они находятся в твердом теле?

Разлагая соединение на ионы, мы получаем: Ag + , NH₄ + , CO₃ 2- и я – . Они соединяются электростатически в соотношении 1: 2: 1: 1 (Ag + : 2NH₄ + : CO₃ 2- : Я – ). Это означает, что количество катионов NH₄ + вдвое больше, чем для ионов Ag + , CO₃ 2- и я – .

- Упражнение 3.

Какое из следующих соединений, по вашему мнению, будет иметь самую прочную ионную связь? Возможные варианты: KBr, CaS, Na₂ЮЗ₄, CuO, AlPO₄ и Pb₃п₄.

KBr состоит из ионов K + и Br – , с величиной нагрузки. Тогда в CaS есть ионы Ca 2+ и S 2- , с двойными зарядами, так что можно было подумать, что ионная связь в CaS прочнее, чем в KBr; а также сильнее, чем у Na₂ЮЗ₄, так как последний состоит из ионов Na + Так что₄ 2- .

И CaS, и CuO могут иметь одинаково прочную ионную связь, поскольку оба они содержат ионы с двойным зарядом. Далее у нас есть АлПО₄, с ионами Al 3+ и ПО₄ 3- . Эти ионы имеют заряды тройной величины, поэтому ионная связь в AlPO₄ он должен быть сильнее всех предыдущих вариантов.

И наконец, у нас есть победитель Pb₃п₄, потому что, если предположить, что он образован ионами, это будут Pb 4+ И п 3- . Их заряды имеют самые высокие величины; и, следовательно, Pb₃п₄ это соединение, которое, вероятно, имеет самую прочную ионную связь.

Прежде чем начать, тезисно обозначим основные моменты предыдущей части .

1) Атомы всех химических элементов стремятся приобрести электронную конфигурацию инертных (благородных) газов, которая характеризуется повышенной устойчивостью и стабильностью.

3) На внешнем энергетическом уровне инертных (благородных) газов имеется 8 электронов (исключение - атомы гелия (He), у которых всего 2 электрона).

А теперь вводим новый для нас тезис:

атомы всех химических элементов стремятся приобрести электронные конфигурации инертных газов, образуя химические связи, либо путём принятия недостающего числа электронов на внешний энергетический уровень, либо путём отдачи электронов с внешнего энергетического уровня . Так образуется ионная химическая связь . (есть и другие типы химических связей)

Ионная связь - связь, образованная за счёт взаимного принятия и отдачи атомами электронов (скоро мы расширим данное понятие)

Хлорид натрия - поваренная соль. Классический пример вещества, характеризующегося ионным типом химической связи

Почувствовать, как работает описанный мной выше процесс мы сможем на примере атомов натрия и хлора, и поваренной соли как результата их взаимовыгодного сотрудничества.

1) Атомы натрия ( Na ) , мы знаем, обладают следующим строением электронной оболочки:

Когда между атомами образуется химическая связь, происходит перераспределение электронной плотности. В результате, могут образоваться заряженные частицы – ионы. Если атом теряет электроны, он становится катионом – положительно заряженным ионом. Если же он притягивает к себе чужой электрон, становится анионом – отрицательно заряженным ионом. А поскольку частицы с разными зарядами могут притягиваться друг к другу, ионы образуют химическую связь. При этом образуются химические соединения. Эта связь так и называется ионная.

Как определить ионную связь
Как определить полярность молекул
Как определить тип кристаллической решетки

Существует закономерность: ионную связь образуют главным образом атомы щелочных и щелочноземельных металлов, соединяясь с атомами галогенов. То есть прежде всего посмотрите на химическую формулу вещества. Вот, например, поваренная соль – хлористый натрий, NaCl. Натрий – щелочной металл, находится в первой группе таблицы Менделеева, хлор – газ, галоген, находится в седьмой группе. Следовательно, в молекуле поваренной соли – ионная химическая связь. Или, например, фтористый калий, КF. Калий - также щелочной металл, причем еще более активный, чем натрий. Фтор – галоген, еще более активный, чем хлор. Поэтому в молекуле этого вещества – тоже ионная химическая связь.

Об ионном типе связи могут свидетельствовать некоторые физические признаки. Например, вещества с такой связью имеют высокие температуры плавления и кипения. У того же хлористого натрия они составляют 800,8 и 1465 градусов, соответственно. Растворы таких веществ проводят электрический ток. Если вы обнаружите подобные свойства – знайте, что это вещество с ионной связью.

Можно воспользоваться значениями электроотрицательности каждого химического элемента, то есть показателем того, насколько легко атом этого элемента притягивает или отдает электроны. Существуют разные таблицы электроотрицательности. Наиболее широко известна шкала Полинга, названная в честь известного американского ученого. Минимальное значение электроотрицательности по этой шкале имеет самый активный щелочной металл франций (0,7), максимальное – самый активный галоген фтор (4,0).

Чтобы определить, имеет ли ионный тип связи вещество, состоящее из двух элементов, необходимо сделать следующее: найдите электроотрицательности этих элементов (по шкале Полинга).

Вычтите из большего значения меньшее значение. То есть установите разность электроотрицательностей (ЭО). Например, для той же самой поваренной соли она будет составлять: 3,16(Cl)–0,99(Na)=2,17. Сравните полученную величину ЭО с 1,7. Если она больше этого значения – связь в веществе ионная.

Помогите со схеми образования ионной связи между атомами химических элементов:
а) калия и кислорода; б) лития и хлора; в) магния и фтора.

Помощь уже в пути, держи.
а) Рассмотрим схему образования ионной связи между натрием и
кислородом.
1. Натрий — элемент главной подгруппы I группы, металл. Его атому легче отдать I внешний электрон, чем принять недостающие 7:

1. Кислород— элемент главной подгруппы VI группы, неметалл.
Его атому легче принять 2 электрона, которых не хватает до завершения внешнего уровня, чем отдать 6 электронов с внешнего уровня.

1. Сначала найдем наименьшее общее кратное между зарядами образовавшихся ионов, оно равно 2(2∙1). Чтобы атомы Naотдали 2 электрона, их надо взять 2(2:1), чтобы атомы кислорода смогли принять 2 электрона, их нужно взять 1.
2. Схематично образование ионной связи между атомами натрия и кислорода можно записать так:

б) Рассмотрим схему образования ионной связи между атомами лития и фосфора.
I. Литий — элемент I группы главной подгруппы, металл. Его атому легче отдать 1 внешний электрон, чем принять недостающие 7:

2. Хлор— элемент главной подгруппы VII группы, неметалл. Его
атому легче принять 1 электрон, чем отдать 7 электронов:

2. Наименьшее общее кратное 1, т.е. чтобы 1 атом лития отдал, а атом хлора принял 1 электрон, надо взять их по одному.
3. Схематично образование ионной связи между атомами лития и хлора можно записать так:

в) Рассмотрим схему образования ионной связи между атомами
магния и фтора.
1. Магний— элемент II группы главной подгруппы, металл. Его
атому легче отдать 2 внешних электрона, чем принять недостающие 6:

2. Фтор — элемент главной подгруппы VII группы, неметалл. Его
атому легче принять 1 электрон, которого не хватает до завершения вешнего уровня, чем отдать 7 электронов:

2. Найдем наименьшее общее кратное между зарядами образовавшихся ионов, оно равно 2(2∙1). Чтобы атомы магния отдали 2 электрона, нужен только один атом, чтобы атомы фтора смогли принять 2 электрона, их нужно взять 2(2:1).
3. Схематично образование ионной связи между атомами лития и фосфора можно записать так:

Читайте также: