Ionsko i metalno vezivanje

Uvod

Ionski spojevi, kao što sama riječ kaže, građeni su od iona. Nakon što odgledate videozapis Ionsko vezivanje, pokušajte odgovoriti na sljedeća pitanja.

Ionsko vezivanje

Oksidacijsko-redukcijski procesi

Atomi metala, zbog male energije ionizacije, otpuštaju valentne elektrone i postaju kationi. Proces otpuštanja elektrona je oksidacija. Pozitivni nabojni broj kationa jednak je broju otpuštenih elektrona, a polumjer kationa manji je od polumjera atoma iz kojega nastaje.

Atomi nemetala, zbog velikog afiniteta prema elektronu, primaju elektrone do postizanja okteta i postaju anioni. Proces primanja elektrona je redukcija. Negativni nabojni broj aniona jednak je broju primljenih elektrona, a polumjer aniona veći je od polumjera atoma iz kojega nastaje.

Koje se promjene zbivaju tijekom gorenja magnezijeve vrpce?


Magnezij gori blještavom svjetlošću uz oslobađanje topline. Gorenjem nastaje bijela čvrsta tvar, magnezijev oksid, ionski spoj.

1. riješeni primjer: Prikazi nastajanja ionskoga spoja magnezijeva oksida

Nastajanje ionskoga spoja magnezijeva oksida možemo zapisati na više načina: jednadžbom kemijske reakcije, Lewisovim simbolima i polureakcijama oksidacije i redukcije.

Prikaz jednadžbom kemijske reakcije: 

[latex]2Mg{(s)}+O_2{(g)}\longrightarrow2MgO{(s)}[/latex]

Prikaz nastajanja magnezijeva oksida polureakcijama oksidacije i redukcije:

U prvoj polureakciji magnezijevi atomi otpuštaju elektrone, a u drugoj polureakciji kisikovi ih atomi primaju.

[latex]Mg\longrightarrow Mg^{2+}+2e^-[/latex]

[latex]O_2+4e^-\longrightarrow2O^{2-}[/latex]

Budući da broj otpuštenih i primljenih elektrona treba biti jednak, jednadžbu oksidacije magnezija množimo brojem dva.

[latex]Mg\longrightarrow Mg^{2+}+2e^-/\cdot2[/latex]

Zbrajanjem jednadžbi polureakcija nastaje jednadžba ukupne reakcije.

[latex]2Mg\longrightarrow2Mg^{2+}+4e^-[/latex]

[latex]O_2+4e^-\longrightarrow2O^{2-}[/latex]

_________________________________________

[latex]2Mg+O_2+4e^-\longrightarrow2Mg^{2+}+4e^-+2O^{2-}[/latex]

S obzirom da je broj elektrona s obiju strana kemijske jednadžbe ukupne reakcije jednak, elektroni se sada mogu izostaviti.

[latex]2Mg+O_2\longrightarrow2Mg^{2+}+2O^{2-}[/latex]

U reakciji nastanka magnezijeva oksida atomi magnezija su otpustili elektrone. To znači da je magnezij oksidirao. Budući da ti elektroni uzrokuju redukciju kisika, magnezij se naziva redukcijsko sredstvo ili reducens. Primajući elektrone, molekule kisika pak omogućuju oksidaciju magnezija. Zato se kisik u tome slučaju naziva oksidacijsko sredstvo ili oksidans. Kemijske promjene u kojima jedan reaktant predaje elektrone, a drugi ih prima nazivamo oksidacijsko-redukcijskim reakcijama ili skraćeno redoks-reakcijama.

Imenovanje ionskih spojeva

Pri imenovanju ionskih spojeva na prvome mjestu u imenu spoja navodi se posvojni pridjev kationa metala. Ako kation metala može imati različit naboj, tada nabojni broj kationa treba naznačiti u imenu ionskoga spoja. Rimskim brojevima napisana oznaka nabojnoga broja postavlja se u zagradama, bez razmaka, odmah iza posvojnoga pridjeva imena kationa metala.

Nakon kationa u ionskome spoju navodi se ime aniona. U tablici su navedeni primjeri imena nekih jednostavnih i složenih aniona. 

Metalno vezivanje

Jedno od najvažnijih svojstava metala jest da provode struju. Ovo svojstvo, kao i druga svojstva metala, posljedica je načina na koji su atomi u kristalu metala povezani. Postoji više teorija metalne veze, a model kojim se najčešće opisuje metalno vezivanje jest model more elektrona.

Model "more elektrona"

Model kojim se opisuju privlačne elektrostatske interakcije među atomima u metalima naziva se metalno vezivanje.

Elektroni vanjske ljuske atoma metala zbog male energije ionizacije lako postaju slobodni. Stoga se atomi metala mogu zamisliti kao pozitivno nabijeni ioni okruženi valentnim elektronima koji se slobodno kreću kroz metal. Takvi se elektroni nazivaju delokaliziranima.

Kad su ioni metala dovoljno blizu, njihove su vanjske ljuske preklopljene. To valentnim elektronima omogućuje gibanje kroz tvar. Čini se da su kationi metala u moru elektrona ili da delokalizirani elektroni okružuju i prožimaju katione metala poput (elektronskoga) plina. 

Završetak

Alkalijski metali s kisikom grade okside, perokside i superokside. 
  • Istražite koristeći se stručnom literaturom koji alkalijski metali tvore okside, koji perokside, a koji superokside i zašto.
  • Prikažite ih Lewisovim simbolima.
  • Polureakcijama redukcije prikažite nastajanje oksidnih, peroksidnih i superoksidnih iona.
  • Prikupljene informacije i odgovore na pitanja izložite i usporede na online zidu otvorenome u alatu Padlet.