Nascadh ianach

Adaimh shóidiam agus fluairín ag dul faoi imoibriú ocsdí chun iain sóidiam agus iain fluairíde a fhoirmiú. Cailleann sóidiam a leictreoin sheachtracha chun cumraíocht leictreon cobhsaí a thabhairt dó, agus téann an leictreon seo isteach san adamh fluairín go heisiteirmeach. Ansin, aomtar na hiain — go hiondúil leor acu — atá luchtaithe go urchomhaireach lena chéile chun fluairíd sóidiam sholadach a dhéanamh

Sa cheimic, tagraíonn an téarma nascadh ianach don imoibriú idir adaimh as a ngintear móilíní, is é idirghníomhú na leictreon sna fithisi is seachtraí is cúis leis.^[1]^[2] Is cineál nasctha ceimicigh é nascadh ianach ina mbíonn aomadh leictreastatach, idir iain atá luchtaithe go urchomhaireach, nó idir dhá adamh le leictridhiúltachtaí an-difriúla, ag baint leis.[3] Is é an phríomhghníomhaíocht a tharlaíonn i gcomhdhúile ianacha. Tá sé ar cheann de na príomhchineálacha nasctha mar aon le nascadh comhfhiúsach agus nascadh miotalach. Is adaimh (nó grúpaí adamh) iad iain le lucht leictreastatach. Déanann adaimh a ghnóthaíonn leictreoin iain luchtaithe go diúltach (ar a dtugtar ainiain). Déanann adaimh a chailleann leictreoin iain luchtaithe go dearfach (ar a dtugtar caitiain). Tugtar leictrifhiús ar an aistriú leictreon seo i gcodarsnacht leis an gcomhfhiúsacht. Sa chás is simplí, is adamh miotail é an caitiain agus is adamh neamh-mhiotal é an t-ainian, ach is féidir na hiain seo a bheith de chineál níos casta, m.sh. iain mhóilíneach cosúil le NH4+ nó SO4^2-. I bhfocail níos simplí, bíonn naisc ianacha mar thoradh ar aistriú leictreon ó mhiotal go neamh-mhiotal d’fhonn fiús-sceall don dá adamh a fháil. Tá sé tábhachtach a aithint nach bhfuil nascáil ghlan ianach ann - ina n-aistríonn adamh nó móilín amháin leictreon go ceann eile - tá nascáil chomhfhiúsach nó comhroinnt leictreon ag gach comhdhúil ianach. Dá bhrí sin, tugtar an téarma “nascáil ianach” nuair is mó an carachtar ianach ná an carachtar comhfhiúsach - is é sin, banna ina bhfuil difríocht mhór leictridhiúltachta idir an dá adamh, rud a fhágann go bhfuil an nascáil níos polacha (ianach) ná mar atá sí i nascáil chomhfhiúsach nuair a roinntear leictreoin níos cothroime. Tugtar bannaí comhfhiúsacha polacha ar bhannaí a bhfuil carachtar páirteach ianach agus páirteach comhfhiúsach acu.

Seolann comhdhúile ianacha leictreachas nuair a bhíonn siad leáite nó i dtuaslagán, ach ní gnách nuair a bhíonn siad soladach. De ghnáth bíonn leáphointe ard ag comhdhúile ianacha, ag brath ar lucht na n-ian atá iontu. Dá airde an luchta is láidre na fórsaí comhtháite agus is airde an leáphointe. Is gnách go mbíonn siad intuaslagtha in uisce; dá láidre na fórsaí comhtháite, is ísle an intuaslagthacht.[4]"^[3]

Forléargas ginearálta

Is gnách go mbíonn adaimh a bhfuil fiús-sceall beagnach iomlán nó beagnach folamh acu an-imoibríoch. Is minic nach mbíonn ach fithiseán folamh amháin nó dhó ag adamh atá leictridhiúltach go láidir (mar a tharlaíonn le halaiginí) ina bhfiús-sceall, agus is minic a nasctar iad le móilíní eile nó faigheann siad leictreoin chun ainian a fhoirmiú. Is beag fiúsleictreon atá in adaimh atá leictridhiúltach go lag (cosúil le miotail alcaile), ar féidir iad a roinnt go héasca le hadaimh atá leictridhiúltach go láidir. Mar thoradh air sin, bíonn claonadh ag adaimh atá leictridhiúltach go lag a néalta leictreon a díchumadh agus caitiain a fhoirmiú.

Déanmhaíocht

Is féidir le nascadh ianach a bheith mar thoradh ar imoibriú ocsdí nuair a thugann adaimh dúile (miotail de ghnáth), a bhfuil a fuinneamh ianúcháin íseal, cuid dá leictreon chun cumraíochta leictreon cobhsaí a bhaint amach. Agus é sin á dhéanamh, cruthaítear caitiain. Glacann adaimh dhúile eile (neamh-mhiotal de ghnáth) a bhfuil leictreonfhiníocht níos mó aige le leictreon amháin nó níos mó chun cumraíochta leictreon chobhsaí a bhaint amach, agus tar éis glacadh le leictreoin déantar ainian den adaimh. De ghnáth, tá cumraíocht na leictreon cobhsaí cosúil leis an gceann a fhaightear sna triathgháis d’dhúile sa bhloc-s agus sa bhloc-p, agus cumraíochtaí áirithe leictreon cobhsaí d’dhúile sa bhloc-D agus sa bhloc-f. Mar thoradh ar an aomadh leictreastatach idir na hiain agus na caitiain cruthaítear solad le laitíse chriostalagrafach ina cruachtar na hiain ar bhealach malartach. I laitíse den sórt sin, de ghnáth ní féidir idirdhealú a dhéanamh idir aonaid mhóilíneacha scoite, ionas nach mbeidh na comhdhúile a fhoirmítear móilíneach i nádúr. Mar sin féin, is féidir leis na hiain féin a bheith coimpléasc agus iain mhóilíneacha a fhoirmiú cosúil leis an ainian aicéatáite nó an caitian amóiniam.

Mar shampla, is é clóiríd sóidiam an salann mín. Nuair a nasctar sóidiam (Na) agus clóirín (Cl) le chéile, cailleann gach uile adaimh sóidiam leictreon, agus cruthaítear caitian (Na +), agus gnóthaíonn na hadaimh clóirín leictreon chun ainian (Cl−) a dhéanamh. Ansin mealltar na hiain seo dá chéile i gcóimheas 1:1 chun clóiríd sóidiam (NaCl) a dhéanamh.

Na + Cl → Na⁺ + Cl⁻ → NaCl

Chun neodracht luchta a choinneáil, áfach, tugtar faoi deara cóimheasa dochta idir ainiain agus caitiain ionas go gcloíonn comhdhúile ianacha, go ginearálta, le rialacha na stócaiméadrachta in ainneoin nach comhdhúile móilíneacha iad. Maidir le comhdhúile atá trasdultach chuig na gcóimhiotal agus a bhfuil nasccadh éagsúil ianach agus miotalach acu, b’fhéidir nach amhlaidh an cás níos mó, mar cruthaíonn go leor suilfídí, .i., comhdhúile neamh-stócaiméadracha.

Tugtar salainn ar go leor comhdhúile ianacha mar is féidir iad a fhoirmiú freisin trí imoibriú neodrúcháin de bhonn d'Arrhenius cosúil le NaOH le haigéad d'Arrhenius cosúil le HCl

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Deirtear sa Bhéarla ansin gurb éard atá sa salann NaCl na an acid rest Cl− agus an base rest Na+.

Imoibriú inteirmeach ata i gceist leis na leictreoin a bhaint agus caitian a fhoirmiú, ag ardú fuinneamh foriomlán an chórais. D’fhéadfadh go mbeadh athruithe fuinnimh ann freisin a bhaineann le briseadh na nascanna atá ann cheana nó le níos mó ná leictreon amháin a chur le hiain chun ainiain a fhoirmiú. Mar sin féin, nuair a ghlacann an t-ainian le fiúsleictreon an chaitiain agus na hiain a aomadh ina dhiaidh sin chuig a chéile, scaoileann siad fuinneamh (laitíse), agus dá bhrí sin, laghdaíonn sé fuinneamh foriomlán an chórais.

Ní tharlóidh nascadh ianach ach amháin má tá an t-athrú fuinnimh foriomlán don imoibriú fabhrach. Go ginearálta, tá an t-imoibriú eisiteirmeach, ach, .i., bíonn foirmiú na hocsaíde mearcaraí (HgO) inteirmeach. Is mórfhachtóir i luchtú na n-ian mar thoradh air sin ar neart an nasctha ianaigh, .i. coinníonn fórsaí leictreastatacha an salann C + A− le chéile ceithre huaire níos laige ná C2 + A2−, de réir dhlí Coulomb, áit a léiríonn C agus A caitian cineálach agus ainian faoi seach. Déantar neamhaird de mhéideanna na n-ian agus pacáil áirithe na laitíse san argóint sáchshimplíoch seo.

Struchtúir

Cruthaíonn comhdhúile ianacha sa staid sholadach struchtúir laitíse. Is iad an dá phríomhfhachtóir a bhaineann le cruth na laitíse a chinneadh ná luchtanna coibhneasta na n-ian agus a mhéideanna coibhneasta. Glacann roinnt comhdhúl le struchtúir áirithe; mar shampla, glacann go leor hailídí alcaile struchtúr an chlochshalainn freisin, sé sin clóiríd sóidiam, agus ocsaídí dénártha mar ocsaíd mhaignéisiam. Soláthraíonn rialacha Pauling treoirlínte chun struchtúir criostail criostail ianach a thuar agus a réasúnú.

Neart an nasctha

Maidir le comhdhúil ianach chriostalta sholadach tugtar fuinneamh laitíseach ar an athrú eantalpachta i bhfoirmiú an tsolaid ó iain ghásacha. Is féidir luach turgnamhach an fhuinnimh laitíse a chinneadh trí úsáid a bhaint as an timthriall Born-Haber. Is féidir é a ríomh (a thuar) freisin trí chothromóid Born-Landé a úsáid mar shuim an fhuinnimh phoitéinsiúil leictrí, arna ríomh trí idirghníomhaíochtaí idir caitiain agus ainiain a shuimiú, agus téarma fuinnimh éarthaigh ghearr-raoin phoitéinsiúil. Is féidir an poitéinseal leictreach chur in iúl i dtéarmaí na deighilte idirianaí agus tairiseach (Tairiseach Madelung) a chuireann geoiméadracht an chriostal san áireamh. Níos faide ar shiúl ón núicléas is laige an sciata. Tugann Cothromóid Born-Landé oiriúnú réasúnta d’fhuinneamh laitíse, m.sh., clóiríd sóidiam, áit a bhfuil an luach ríofa (tuartha) −756 kJ / mol, i gcomparáid le −787 kJ / mol ag baint úsáide as an Timthriall Born-Haber.^[4]^[5] I dtuaslagán uiscí is féidir leis an gcothromóid Bjerrum nó Fuoss cur síos ar an neart nasctha mar fheidhm de na luchtanna iain, sách neamhspleách ar nádúr na n-ian mar inpholaracht nó mhéid.^[6] Is minic a dhéantar neart na ndroichead salainn a mheas trí trí na gcothromaíochtaí idir móilíní ina bhfuil suíomhanna cationic agus anionic a thomhas, i dtuaslagán is minice.^[7] Léiríonn tairisigh chothromaíochta in uisce ranníocaíochtaí fuinnimh gan bhreiseáin do gach droichead salainn. Modh eile chun naisc hidrigine a shainaithint freisin i móilíní casta is ea criostalagrafaíocht, uaireanta freisin speictreascópacht-AMN.

Is féidir na fórsaí aomtha a shainíonn neart an nasctha ianaigh a shamhaltú le Dlí Coulomb. Is gnách go mbíonn láidreachtaí na nasc ianach (athraíonn raonta tagartha) idir 170 agus 1500 kJ / mol.^[8]^[9]

Éifeachtí polarúcháin

Bíonn iain i laitísí criostail de chomhdhúile ianacha amháin sféarúil; áfach, má tá an t-ian dearfach beag agus / nó luchtaithe go mór, cuirfidh sé néal leictrein an iain dhiúltaigh as a riocht, éifeacht a achoimrítear i Rialacha Fajans. Mar thoradh ar pholarúchán na n-ian diúltach idir an dá núicléas, is é sin, comhfhiúsacht pháirteach. Is fusa iain dhiúltacha atá níos mó a pholarú, ach de ghnáth ní bhíonn an éifeacht tábhachtach ach nuair a bhíonn iain dhearfacha le luchtanna de 3+ (e.g. Al ³⁺) i gceist. Taispeánann 2+ iain (Bí ²⁺) nó fiú 1+ (Li ⁺) roinnt cumhachta polaraithe toisc go bhfuil a méideanna chomh beag (m.sh., tá LiI ianach ach tá roinnt nasctha chomhfhiúsaigh i láthair). Tabhair faoi deara nach é seo an éifeacht polaraithe a thagraíonn do dhíláithriú ian sa laitís mar gheall ar réimse leictreach a chur i bhfeidhm.

Comparáid le nascadh comhfhiúsach

Is é is nasc comhfhiúsach ann ná aomadh leictreastatach idir leictreondís chomhroinnte agus núicléis na n-adamh nasctha.

I nascadh ianach, bíonn na hadaimh nasctha le fórsa aomtha ag iain luchtaithe go hurchomhaireach, ach, i nascadh comhfhiúsach, bíonn adaimh nasctha le leictreoin a riartar chun cumraíochtaí leictreon cobhsaí a bhaint amach. Maidir le nascadh comhfhiúsach, socraítear an gheoiméadracht mhóilíneach timpeall gach adamh de réir theoiric éartha leictreondís an fhiús-scealla (TÉLDFS), ach, in ábhair ianacha, leanann an gheoiméadracht rialacha an teannphacáistithe uasmhéide. D’fhéadfaí a rá go bhfuil an nascadh comhfhiúsach níos treoiche, sa mhéid is go bhfuil an pionós fuinnimh, as gan cloí leis na nascuillinneacha is fearr, mór go leor, ach níl aon phionós den sórt sin ag an nascadh ianach. Níl aon leictreondíse roinnte ann chun a chéile a éaradh, ba cheart na hiain a phacáil chomh héifeachtúil agus is féidir. Is minic a bhíonn uimhreacha comhordúcháin i bhfad níos airde mar thoradh air seo. I NaCl, tá 6 nasc ag gach ian agus tá gach nascuillinn 90 °. Is í an uimhir chomhordúcháin i CsCl ná 8. I gcomparáid leis sin, is gnách go mbíonn ceithre nasc ar a mhéad ag carbón.

Ní féidir fíornascadh (nó íon-nascadh) ianach a bheith ann, áfach, toisc go gceadaíonn gaireacht na n-eintiteas, a bhfuil baint acu leis an nascadh, méid áirithe de dhlús leictreon a roinnt eatarthu. Dá bhrí sin, tá carachtar comhfhiúsach ag gach nascadh ianach. Dá bhrí sin, meastar go bhfuil nascadh ianach sa chás go bhfuil an carachtar ianach níos mó ná an carachtar comhfhiúsach. Dá mhéad é an difríocht i leictridhiúltacht idir an dá chineál adamh atá bainteach leis an nascadh, is ianaí (is polaí) atá sé. Tugtar naisc chomhfhiúsacha pholacha ar naisc a bhfuil carachtar páirteach ianach agus páirteach comhfhiúsach acu. Mar shampla, tá comhfhiúsacht cúpla faoin gcéad ag idirghníomhaíochtaí Na-Cl agus Mg - O, agus is gnách go mbíonn naisc Si-O ~ 50% ianach agus ~ 50% comhfhiúsach. Mheas Pauling go bhfreagraíonn difríocht leictridhiúltachta de 1.7 (ar scála Pauling) do charachtar ianach 50%, ionas go bhfreagraíonn difríocht níos mó ná 1.7 do naisc atá ianach den chuid is mó.

Is féidir carachtar ianach i naisc chomhfhiúsacha a thomhas go díreach le haghaidh adamh a bhfuil núicléis cheathairpholacha acu (2H, 14N, 81,79Br, 35,37Cl nó 127I). De ghnáth, is réada iad na núicléis seo de staidéir athshondais pholaigh núicléacha (APN) agus staidéir athshondais mhaighnéadaigh núicléach (AMN). Is sainairíonna na hidirghníomhaíochtaí idir na móimintí cearnacha núicléacha Q agus grádáin na réimsí leictreacha (GRL) trí na dtairiseach cúplálach ceathairpholach núicléach.

GRL = e²q_zzQ / h

sa chás go bhfreagraíonn an téarma eq _zz do phríomh-chomhpháirt an teinseora GRL, agus gurb e an bunlucht. Ina dhiaidh sin, osclaíonn grádán an réimse leictrigh an bealach chun tuairisc a thabhairt ar mhodhanna nasctha i móilíní nuair a dhéantar luachanna GRL a chinneadh go cruinn trí mhodhanna APN nó AMN.

Go ginearálta, nuair a tharlaíonn an nascadh ianach sa staid sholadach (nó leachtach), ní féidir labhairt faoi “nasc ianach” singil idir dhá adamh aonair, toisc go bhfuil na cumhachtaí comhtháite a choinníonn an laitís le chéile de chineál ní ba choitinne. Tá sé seo an-éagsúil i gcás an nasctha comhfhiúsaigh, áit ar féidir linn labhairt go minic faoi nasc ar leith atá comhroinnte idir dhá adamh ar leith. Mar sin féin, fiú má nascadh ianach comhroinnte le roinnt comhfhiúsachta, ní gá gur naisc scoite de chineál logánta an toradh. I gcásanna den sórt sin, is minic go gcaithfear tuairisc a thabhairt ar an nascadh a leanann as i dtéarmaí bandastruchtúir arb éard atá ann fithiseáin mhóilíneacha ábhalmhóra a chuimsíonn an criostail iomlán. Dá bhrí sin, is minic a choinníonn an nascadh soladach a nádúr comhchoiteann seachas logánta. Nuair a laghdaítear an difríocht i leictridhiúltacht, ansin d’fhéadfadh leathsheoltóir, leathmhiotal nó seoltóir miotalach le nascadh miotalach a bheith mar thoradh ar an nascadh.

Naisc sheachtracha

Khan Academy. Ionic bonds. https://www.khanacademy.org/science/ap-chemistry/chemical-bonds-ap/types-chemical-bonds-ap/v/ionic-bonds

Féach freisin

Tagairtí

↑ Ceimic an Chláir Nua don Mheánteistiméireacht, le Diarmuid Mac Cann, An Gúm, 1985
↑ ccea.org.uk. "Nascadh". Cartlannaíodh an bunleathanach ar 2022-10-01. Dáta rochtana: 2022.
↑ "Ionic Interactions in Natural and Synthetic Macromolecules" (2012): 35–47. doi:10.1002/9781118165850.ch2.
↑ David Arthur Johnson, Metals and Chemical Change, Open University, Royal Society of Chemistry, 2002, ISBN 0-85404-665-8
↑ Linus Pauling, The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: An Introduction to Modern Structural Chemistry, Cornell University Press, 1960 ISBN 0-801-40333-2 doi:10.1021/ja01355a027
↑ Schneider, H.-J.; Yatsimirsky, A. (2000) Principles and Methods in Supramolecular Chemistry. Wiley ISBN 9780471972532
↑ "Experimental Binding Energies in Supramolecular Complexes" (May 2016). Chemical Reviews 116 (9): 5216–300. doi:10.1021/acs.chemrev.5b00583. PMID 27136957.
↑ Soboyejo, W.O (2003). Mechanical properties of engineered materials. Marcel Dekker. pp. 16–17. ISBN 0-203-91039-7. OCLC 54091550.
↑ Askeland, Donald R. (January 2015). The science and engineering of materials. Wright, Wendelin J. (Seventh ed.). Boston, MA. pp. 38. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC 903959750.

[1] Ceimic an Chláir Nua don Mheánteistiméireacht, le Diarmuid Mac Cann, An Gúm, 1985

[2] .org.uk. "Nascadh". Cartlannaíodh an bunleathanach ar 2022-10-01. Dáta rochtana: 2022.

[3] "Ionic Interactions in Natural and Synthetic Macromolecules" (2012): 35–47. doi:10.1002/9781118165850.ch2.

[4] David Arthur Johnson, Metals and Chemical Change, Open University, Royal Society of Chemistry, 2002, ISBN 0-85404-665-8

[5] Linus Pauling, The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: An Introduction to Modern Structural Chemistry, Cornell University Press, 1960 ISBN 0-801-40333-2 doi:10.1021/ja01355a027

[6] Schneider, H.-J.; Yatsimirsky, A. (2000) Principles and Methods in Supramolecular Chemistry. Wiley ISBN 9780471972532

[7] "Experimental Binding Energies in Supramolecular Complexes" (May 2016). Chemical Reviews 116 (9): 5216–300. doi:10.1021/acs.chemrev.5b00583. PMID 27136957.

[8] Soboyejo, W.O (2003). Mechanical properties of engineered materials. Marcel Dekker. pp. 16–17. ISBN 0-203-91039-7. OCLC 54091550.

[9] Askeland, Donald R. (January 2015). The science and engineering of materials. Wright, Wendelin J. (Seventh ed.). Boston, MA. pp. 38. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC 903959750.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]