6legame ionicodsdsd_240910_181934381.pdf

sdsdsd

1. 6. Legame ionico

2. 2
Il legame ionico
È il tipo più semplice di legame chimico. Si realizza
quando un atomo di un elemento caratterizzato da bassa
energia di ionizzazionesi combina con un atomo di un
elemento caratterizzato da elevata affinità elettronica.
NaCl KBr MgI
2CaF
2

3. 3
Requisiti per la formazione del legame ionico
M →M
n+
+ n e
-
X + n e
-
→X
n-
Mbassa energia di ionizzazione
X elevata affinità elettronica
VIII I II III IV IV V VI VII VIII
Group Group

4. 4
Il legame ionico
Na: [Ne]3s
1
Cl: [Ne]3s
2
3p
5
Na
+
: [Ne]
Cl
-
: [Ne]3s
2
3p
6
= [Ar]
Attrazione elettrostaticafra ioni di carica opposta
11Na
17Cl
Na
+
Na
+
Na
+
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Na
+
Cl
-
Cl
-

5. 5
Nel modello descrittivo del legame ionico vengono fatte
due assunzioni:
1.Gli ioni che formano il reticolo cristallino sono sferici
ed indeformabili.
2.Il trasferimento di carica fra gli atomi è completo (gli
ioni hanno carica +1,+2,… o al contrario -1,-2,..).
Il legame ionico
Il legame ionico è interpretabile in base alle leggi classiche
dell’elettrostatica.

6. 6
Na
(s)→Na
(g) E
1= E
subl= +108kJ/mol
1
/
2 Cl
2 (g)→Cl
(g) E
2=
1
/
2E
diss(Cl-Cl)= +121kJ/mol
Na
(g)→Na
+
(g) + e
-
E
3= E
ionizz= +496kJ/mol
Cl
(g)+ e
-
→Cl
-
(g) E
4= E
aff.elett.= -394kJ/mol
Na
+
(g)+ Cl
-
(g)→NaCl
(s) E
5= E
reticolare= -787kJ/mol
Na
(s) + ½ Cl
2(g) →NaCl
(s) E
TOT= -456kJ/mol
Il legame ionico Il cristallo di NaCl

7. 7
Na
+
Cl
-
Reticolo
cristallino di NaCl
Numero di
coordinazione = 6
Energia reticolare: energia liberata nella formazione del “reticolo
cristallino” dagli ioni componenti portati da distanza infinita a distanza di
legame.

8. 8
Il legame ionicoCalcolo dell’energia reticolare
L’energia reticolare risulta uguale a:
Equazione di Born-Landé
N
A=numero di Avogadro
a = costante di Madelung (dipende solo dalla geometria del reticolo
cristallino)
z
+
e z
-
= valore assoluto delle cariche degli ioni
e = carica dell’elettrone
e
0= costante dielettrica del vuoto
r
0= distanza internucleare di due ioni
n = esponente di Born





−
e
a
=
−+
n
1
1
r4
ezzN
E
00
2
A
ret

9. 9
Il legame ionico -La valenza ionica
Na
(s)→Na
(g) E
1= E
subl= 108kJ/mol
Cl
2(g)→2 Cl
(g) E
2= E
diss(Cl-Cl)= 242kJ/mol
Na
(g)→Na
+
(g) + e
-
E
3= E’
ionizz= 496kJ/mol
Na
+
(g) →Na
2+
(g) + e
-
E
4= E’’
ionizz= 4561kJ/mol
2 Cl
(g)+ 2 e
-
→2 Cl
-
(g) E
5= 2 E
aff.elett.= -698kJ/mol
Na
2+
(g)+ 2 Cl
-
(g) →NaCl
2(s)E
6= E
ret= -2155kJ/mol
Na
(s)+ Cl
2(g)→NaCl
2(s)
E
1+ E
2+ E
3+ E
4+ E
5+ E
6= E
form= 2554kJ/mol
NaCl
2???Non esiste ! Na
2+
2 Cl
-
Il calcolo dell’energia di formazione dei composti ionici giustifica
pienamente le formule chimiche che li rappresentano.

10. 10
•+3Al
•+2Mg, Ca, Ba
•+1Li, Na, K, Rb, Cs
•-1F, Cl, Br, I,
•-2O, S,
•-3N, P
La valenza ionica
Comeregolagenerale,validaperglielementirappresentativi,la
massimacaricapositivacheunatomopuòassumereinuncomposto
ionicoèugualealnumerodeisuoie
-
divalenzaelamassimacarica
negativaèugualealnumerodie
-
mancantialraggiungimentodella
configurazionedelgasnobilesuccessivo.Questoconcettodefinisce
lavalenzaionicadiunatomo,cioèilnumerodielettronicheun
atomoperdeoacquista,trasformandosiinunoionepositivoo
negativoedèespressa,invaloreesegno,dallacaricadelloione
considerato.

11. 11
La valenza ionica

12. 12
Cloruro di magnesio
Mg
+
Cl
-
(MgCl) NON ESISTEper il valore troppo basso
dell’energia reticolare
Mg
2+
Cl
-
(MgCl
2) è una struttura cristallina stabile
Il legame ionico -La valenza ionica
E
retdipende dalle cariche degli ioni, aumentando in valore assoluto
con il loro prodotto. Quindi, compatibilmente con gli altri fattori
energetici in gioco, ogni atomo in un composto ionico tende ad
originare lo ione con la carica più elevata possibile.





−
e
a
=
−+
n
1
1
r4
ezzN
E
00
2
A
ret

14. 13
Le proprietà dei composti ionici
➢Danno origine a solidi cristallini
➢Hanno alte temperature di fusione
➢Sono poco volatili
➢Sono ben solubili in acqua
➢Sono insolubili in solventi apolari
➢Sono isolanti allo stato solido
➢Sono conduttori allo stato fuso
➢Sono duri, ma fragili.
Neicompostiionicièpresenteunlegameelettrostaticotraioni
dicaricaoppostamoltoforte(elevataenergiadicoesione).

15. 14
Solidiastrutturadisordinata:SOLIDIAMORFI
Solidiastrutturaordinata:SOLIDICRISTALLINI
CRISTALLINI
AMORFI
STATO SOLIDO

16. 15
I solidi ionici
Moltisolidiionicisonorappresentabiliconstrutturecompattein
cuiglianionisidispongonoinmododaoccuparelospazionel
modopiùefficiente.
Icationisidispongononegliinterstizidelreticoloformatodagli
anioni,occupandositidicoordinazionediversaasecondadel
rapportotraiRAGGIIONICI:r+/r-.
La disposizione ordinata dei cationi e degli anioni dipende anche
da:
-il bilanciamento delle cariche per garantire l’elettroneutralità
del cristallo;
-il grado di covalenza dei legami.

17. r+/r-
Numero di
coordinazione
Geometria di
coordinazione
0,155-0,225 3
0,225-0,414 4
0,414-0,732 6
0,732-1,000 8
Ossido di bario
B
2O
3

18. 17
Coordinazione 6
Coordinazione 3 Coordinazione 4
Coordinazione 8

19. 18
Solidi ionici cristallini
CompostoEnergia
reticolare
(Kcal/mol)
T
fusione
(°C)
T
ebollizione
(°C)
NaF -218 988 1695
NaCl -186 801 1415
NaBr -173 750 1390
NaI -162 660 1305
CaO -842 2580 2850
I cristalli ionici sono caratterizzati da alti valori di temperature di
fusione e di ebollizione

20. 19
Solidi ionici cristallini
La solubilità in acquadei composti ionici deriva da:
alto valore della costante dielettrica (ε) dell’acqua2
21
1
r
qq
tF

=
e
cos
Solvatazione degli ioni da parte delle molecole polari dell’acqua
La capacità di condurre la corrente elettricasolo allo stato fuso
è dovuta al fatto che il reticolo cristallino si è dissolto e gli ioni
sono liberi di muoversi.

21. 20
Fragilità dei solidi ionici
[da P. Atkins e L. Jones Chimica generaleZanichelli]
La deformazione provoca uno slittamento dei piani reticolari e
porta a contatto ioni della stessa carica. Le forze di coesione fra i
piani vengono sostituite da un’energica repulsione coulombiana
che provoca la frattura del cristallo.