Jonska veza

Jonska veza nastaje reakcijom izrazitih metala koji u valentnom nivou imaju mali broj elektrona (Ia i IIa grupa) i nemetala koji u valentnom nivou imaju veliki broj elektrona (VIIa grupa) periodnog sistema elemenata. Atomi metala otpuštaju elektrone koje primaju atomi nemetala. Broj primljenih elektrona jednak je broju otpuštenih elektrona. Ovaj proces otpuštanja i primanja elektrona naziva se oksido-redukcija, a ponekad i jednostavno oksidacija.

Primer: Natrijum je izrazit metal, a hlor izrazit nemetal. Atom natrijuma u valentnom nivou sadrži jedan, a hlor sedam elektrona. Prilikom sudara atoma natrijuma i hlora, hlor privlači i prima valentni elektron natrijuma kako bi postigao oktet elektrona. Stabilan oktet elektrona natrijum postiže otpuštanjem jednog elektrona, jer u L sloju ima osam elektrona. Potpunim prelaskom elektrona sa atoma natrijuma (metal) na atom hlora (nemetal) dobijaju se naelektrisane čestice - joni. Atom natrijuma ostaje pozitivno naelektrisan, a atom hlora negativno naelektrisan jon. Između nastalih jona deluju elektrostatičke sile privlačenja. Ostvarena veza između atoma natrijuma i hlora, odnosno između izrazitog metala i izrazitog nemetala naziva se jonska veza. Joni natrijuma i hlora su u prostoru pravilno raspoređeni.

Kod natrijum-hlorida, atom natrijuma daje svoj 3s elektron atomu hlora, popunjavajući prazninu u 3p nivou (podljusci) hlora. Odvajanje 3s elektrona od neutralnog atoma natrijuma zahteva 5,138 eV energije; ovo je poznato kao energija jonizacije ili jonizacioni potencijal natrijuma. Neutralni atom hlora može da privuče jedan elektron u prazninu u 3p nivou, time se delimično pridružio ostalim elektronima i tako je privučen ka jezgru. Ovakvo stanje ima 3,613 eV manje energije nego neutralni atom hlora i jedan slobodan elektron; 3.613 eV je veličina afiniteta hlora prema elektronu. Prema tome stvaranje razdvojenih Na⁺ i Cl^- jona zahteva unos od 5,138 eV - 3,613 eV = 1,525 eV. Kad se dva suprotno naelektrisana jona približe međusobnom interakcijom, veličina njihove negativne potencijalne energije je određena time koliko se oni približe jedan drugom. Ovo je ipak, ograničeno principom isključenja, koji zabranjuje široko preklapanje elektronskih omotača dva jona. Kako se rastojanje smanjuje, princip isključenja remeti elektronske omotače, pa joni više ne deluju kao tačkasta naelektrisanja i delovanje postaje odbojno. Minimalna potencijalna energija NaCl molekula iznosi -5,7 eV na rastojanju 0,24 nm. Energija oslobođena prilikom stvaranja jona i prilikom njihovog približavanja do stanja ravnoteže na rastojanju od 0,24 nm je 5,7eV - 1,525eV ≈ 4,2eV. Prema tome, ako se kinetička energija jona zanemari, 4,2 eV je energija veze molekula NaCl, energija koja je potrebna da se molekul soli disosuje na pojedinačne neutralne atome hlora i natrijuma.

Jonske veze su interakcije između naelektrisanja koja su gotovo sferno-simetrična; stoga one nisu mnogo direkcione. Mogu da uključuju i više atoma elektrona po atomu. Alkalni elementi formiraju jonske veze u kojima atom gubi dva elektrona; primer je Mg²⁺(Cl^-)₂. Gubitak više od dva elektrona usled formiranja jonske veze je poprilično redak; u stvari, u tom slučaju se češće formira kovalentna veza.

Reference

• Young & Freedman, University Physics, 11th Edition, ISBN 0-8053-8684-X