İyonik bileşiklerin oluşumunun neden ekzotermik olduğunu hiç merak ettiniz mi? Hızlı cevap, ortaya çıkan iyonik bileşik onu oluşturan iyonlardan daha kararlıdır. İyonlardan gelen ekstra enerji, ısı olarak serbest bırakıldığında iyonik bağlar form. Daha ne zaman sıcaklık reaksiyonun gerçekleşmesi için gerekenden daha fazla salınırsa, reaksiyon ısı verici.
İyonik Bağlanma Enerjisini Anlama
İyonik bağlar, iki atom arasında bir büyük elektronegatiflik farkı birbirleri arasında. Tipik olarak, bu metaller ve metal olmayan maddeler arasındaki bir reaksiyondur. Atomlar çok reaktiftir çünkü tam değerlikli elektron kabuklarına sahip değildirler. Bu tip bir bağda, bir atomdan bir elektron, değerlik elektron kabuğunu doldurmak için esas olarak diğer atoma bağışlanır. Elektronu bağda elektronunu "kaybeden" atom daha kararlı hale gelir, çünkü elektronun bağışlanması dolu veya yarı dolu bir değerlik kabuğuyla sonuçlanır. İlk kararsızlık, alkali metaller ve alkalin topraklar için o kadar büyüktür ki, dış elektronu (veya alkalin topraklar için 2) katyon oluşturmak için çok az enerji gerekir. Halojenler ise, anyonlar oluşturmak için elektronları kolayca kabul ederler. Anyonlar atomlardan daha kararlı olsa da, iki tür elementin enerji problemlerini çözmek için bir araya gelebilmesi daha da iyidir. Burası
iyonik bağlanma meydana gelir.Neler olup bittiğini gerçekten anlamak için sodyum ve klordan sodyum klorür (sofra tuzu) oluşumunu düşünün. Sodyum metal ve klor gazı alırsanız, tuz muhteşem bir ekzotermik reaksiyonda oluşur (olduğu gibi, bunu evde denemeyin). dengeli iyonik kimyasal denklem dır-dir:
2 Na (s) + Cl2 (g) → 2 NaCl (ler)
NaCl, bir sodyum atomundan gelen ekstra elektronun, bir klor atomunun dış elektron kabuğunu tamamlamak için gereken "deliği" doldurduğu sodyum ve klor iyonlarının kristal kafesi olarak bulunur. Şimdi, her atomun tam bir elektron sekizliği var. Enerji açısından, bu oldukça kararlı bir yapılandırmadır. Reaksiyonu daha yakından incelediğinizde kafanız karışabilir, çünkü:
Bir elementten elektron kaybı her zaman endotermik (çünkü elektronu atomdan çıkarmak için enerjiye ihtiyaç vardır.
Na → Na+ + 1 e- ΔH = 496 kJ / mol
Bir ametal tarafından bir elektronun kazanımı genellikle ekzotermik iken (ametal tam bir oktet kazandığında enerji açığa çıkar).
Cl + 1 e- → Cl- ΔH = -349 kJ / mol
Yani, sadece matematik yaparsanız, atomları reaktif iyonlara dönüştürmek için sodyum ve klordan NaCl oluşturmanın aslında 147 kJ / mol ilavesini gerektirdiğini görebilirsiniz. Yine de reaksiyonu gözlemleyerek net enerji açığa çıkar. Ne oluyor?
Cevap, reaksiyonu ekzotermik yapan ekstra enerjinin kafes enerjisidir. Sodyum ve klor iyonları arasındaki elektrik yükündeki fark, bunların birbirine çekilmesine ve birbirlerine doğru hareket etmesine neden olur. Sonunda, ters yüklü iyonlar birbirleriyle iyonik bir bağ oluşturur. Tüm iyonların en kararlı düzenlemesi bir kristal kafesdir. NaCl kafesini (kafes enerjisi) kırmak için 788 kJ / mol gerekir:
NaCl (s) → Na+ + Cl- AHkafes = +788 kJ / mol
Kafesin oluşturulması entalpi üzerindeki işareti tersine çevirir, böylece mol başına ΔH = -788 kJ. Yani, iyonları oluşturmak 147 kJ / mol alsa da, daha fazla enerji örgü oluşumu ile açığa çıkar. Net entalpi değişikliği -641 kJ / mol'dür. Böylece, iyonik bağ oluşumu ekzotermiktir. Kafes enerjisi ayrıca iyonik bileşiklerin neden çok yüksek erime noktalarına sahip olduklarını açıklar.
Çok atomlu iyonlar aynı şekilde bağlar oluştururlar. Fark, her bir atomdan ziyade bu katyonu ve anyonu oluşturan atom grubunu düşünmenizdir.