Jónatengi

Í efnafræði er jónatengi efnatengi sem verður til vegna rafstöðu-aðlöðunar milli jákvætt og neikvætt hlaðinna jóna. Walther Kossel lýsti jónatenginu fyrstur manna árið 1916. Við rafeindasækni-mismun upp á ΔEN = 1,7 er rætt um að tengið sé að 50% jónískt. Sé mismunurinn meiri en 1,7 telst tengið að mestu leyti jónískt, en sé hann minni, kallast það að mestu leyti deilið. Þessi mörk eru þó geðþóttakennd, hugmyndin um hreint jónatengi er í reynd hugarsmíð. Almennt er sagt að jónatengi skapist milli frumefna til vinstri í lotukerfinu, þ.e. málma, og frumefna til hægri, þ.e. málmleysingja. Natrínklóríð, (NaCl) sem oft er talið sígilt dæmi um jónatengi, telst vera 73% jónískt. Annað dæmi er sesínflúoríð (CsF) með 92%. Jónatengi eru m.ö.o. ávallt eitthvað blönduð deilitengjum. Hið gagnstæða gildir þó ekki, t.d. í frumefnissameindum er tengið 100% deilið.

Rafeindaskipan

Dæmi: Myndun natrínklóríðs úr frumefnum sínum.

Atómin sækjast eftir því að láta ysta setna svigrúm sitt öðlast rafeindaskipan eðallofttegundar með því að láta frá sér eða hremma til sín rafeindir. Það næst annaðhvort með því að frumefnið sem hefur minni rafeindasækni (til vinstri í lotukerfinu) lætur frá sér eina eða fleiri rafeindir, en við það verða til einfalt eða margfalt hlaðnar plúsjónir, eða frumefnið sem hefur meiri rafeindasækni (til hægri í lotukerfinu) tekur til sín eina eða fleiri rafeindir, en við það verða til einfalt eða margfalt hlaðnar mínusjónir.

Myndun jónagrinda

Líkan af kalsínflúoríð-jónagrind

Plús- og mínusjónirnar laðast hvor að annarri með rafstöðukrafti. Orkan sem losnar við sameiningu jónategundanna tveggja er kölluð grindarorka og er hinn eiginlegi drifkraftur saltmyndunar. Grindarorkan verður þar með til úr fjórum þáttum:

• núllpunktsorku jónanna,
• innbyrðis fráhrindiorku kjarnanna annars vegar og rafeindaskýjanna hins vegar,
• tengiorkunnar sem kemur til vegna London-kraftanna milli misskautunarhæfra rafeindaskýja eða fjölskauts-víxlverkana (hjá jónum með ósamhverfri hleðsludreifingu svo sem NO₂) og
• að síðustu Coulombkraftinum milli andstætt hlaðinna jóna.

Mæla má grindarorkuna með Born-Haber-hringferlinu.

Eiginleikar jónagrinda

Þar eð rafsviðið teygir sig jafnt í allar rúmáttir, verða jónagrindur afar reglulegar. Vegna þess að jónaradíarnir eru mismunandi eru jónískar grindargerðir samt mismunandi: Matarsaltsgrind (NaCl), sesínklóríðgrind (CsCl), sinkblendigrind (ZnS), flúoríðgrind (CaF₂) og fleiri sem nefndar eru eftir einkennandi dæmum. Tiltölulegur stöðugleiki mismunandi grindargerða vegna mismunandi samhæfingargeometríu og samhæfingartalna jónanna endurspeglast í Madelung-fasta hverrar grindargerðar.

Einkenni jónatengis-efnasambanda

• hátt bræðslu- og suðumark þar eð óstefnuháðir tengikraftarnir í kristalnum orsaka tiltölulega stöðuga samloðun um allan kristalinn.

• rafleiðandi í bráð eða lausn. Hleðsluflutningurinn fer fram með jónunum. Þær afhlaðast við rafskautin og þar með greinist saltið í frumefni sín. Þessvegna eru jónaleiðarar kallaðir 2. stigs leiðarar.

• hörð og stökk: Þegar reynt er að sveigja jónakristal springur hann yfirleitt, þar eð jafnhlöðnum jónunum er ýtt hverri að annarri og tengið rofnar þar með.

• kristalskennd sem þéttefni

• jónakristallar eru oft litlausir því gildisrafeindirnar eru yfirleitt sterklega tengdar og verða aðeins örvaðar með ljóseindum sem hafa meiri orku en sýnilegt ljós.

• í vatnslausn losnar um jónirnar í söltum; jónísk efnasambönd eru sem sagt leysanleg í vatni - en þó í mjög mismiklum mæli. Þannig er natrínklóríð hraðleysanlegt í vatni, silfurklóríð hins vegar nær óleysanlegt.

Tengt efni

• Efnatengi, jón, sölt
• Jónaskautun