İyonik bileşik - Ionic compound

Kristal yapısı, sodyum klorür , NaCl, tipik bir iyonik bileşik. Mor küreler sodyum katyonlarını , Na ^+' yı ve yeşil küreler klorür anyonlarını , Cl ^- 'yi temsil eder . Sarı noktalar elektrostatik kuvvetleri gösterir.

Olarak kimya , bir iyonik bileşik, a, kimyasal bileşik arasında oluşan iyonları ile bir arada tutulan , elektrostatik kuvvetler olarak adlandırılan iyonik bağ . Bileşik genel olarak nötrdür, ancak katyon adı verilen pozitif yüklü iyonlardan ve anyon adı verilen negatif yüklü iyonlardan oluşur . Bu olabilir basit iyonları gibi sodyum (Na ⁺ ) ve klorür (Cl ^- olarak) sodyum klorid veya atomlu gibi türler amonyum ( NH⁺
₄) ve karbonat ( CO²⁻
₃) amonyum karbonattaki iyonlar . İyonik bir bileşik içindeki tek tek iyonlar genellikle birden fazla en yakın komşuya sahiptir, bu nedenle moleküllerin parçası olarak değil, sürekli üç boyutlu bir ağın parçası olarak kabul edilir. İyonik bileşikler , katı olduklarında genellikle kristal yapılar oluştururlar .

Bazik iyonlar hidroksit (OH ⁻ ) veya oksit (O ²⁻ ) içeren iyonik bileşikler baz olarak sınıflandırılır. Bu iyonları içermeyen iyonik bileşikler de tuzlar olarak bilinir ve asit-baz reaksiyonları ile oluşturulabilir . İyonik bileşikler, aynı zamanda onların kurucu iyonlarından üretilebilir buharlaştırma bunların arasında çözücü , çökeltme , dondurma , bir katı-hal reaksiyonu , ya da elektron transfer reaksiyonu reaktif gibi reaktif olmayan metaller, metal halojen gazları.

İyonik bileşikler tipik olarak yüksek erime ve kaynama noktalarına sahiptir ve sert ve kırılgandır . Katılar olarak neredeyse her zaman elektriksel olarak yalıtkandırlar , ancak eridiğinde veya çözündüğünde iyonlar harekete geçtiği için oldukça iletken hale gelirler .

keşif tarihi

İyon kelimesi Yunanca ἰόν , ion , "gitmek", ἰέναι , ienai'nin şimdiki katılımcısı , "gitmek" tir . Bu terim, 1834'te fizikçi ve kimyager Michael Faraday tarafından , bir elektrottan diğerine sulu bir ortam aracılığıyla giden o zamanlar bilinmeyen türler için tanıtıldı .

Bragg tarafından geliştirilen X-ışını spektrometresi

1913'te sodyum klorürün kristal yapısı William Henry Bragg ve William Lawrence Bragg tarafından belirlendi . Bu , her atom için altı eşit uzaklıkta en yakın komşu olduğunu ortaya çıkardı, bu da bileşenlerin moleküller veya sonlu kümeler halinde düzenlenmediğini, bunun yerine uzun menzilli kristal düzenine sahip bir ağ olarak düzenlendiğini gösterdi . Diğer birçok inorganik bileşiğin de benzer yapısal özelliklere sahip olduğu bulundu. Bu bileşiklerin kısa süre sonra nötr atomlardan ziyade iyonlardan oluştuğu tanımlandı , ancak bu hipotezin kanıtı, 1920'lerin ortalarına kadar, X-ışını yansıma deneylerinin (elektronların yoğunluğunu tespit eden) gerçekleştirildiği zamana kadar bulunamadı .

İyonik kristal yapıların teorik bir tedavisinin geliştirilmesine başlıca katkıda bulunanlar Max Born , Fritz Haber , Alfred Landé , Erwin Madelung , Paul Peter Ewald ve Kazimierz Fajans'dı . Termokimyasal ölçümlere iyi uyum gösteren iyonik bileşenlerin varsayımına dayalı olarak doğan tahmini kristal enerjileri, varsayımı daha da desteklemektedir.

oluşum

Sodyum klorürün mineral formu olan halit , tuzlu su buharlaştığında iyonları geride bırakarak oluşur.

İyonik bileşikler, kurucu iyonlarından buharlaşma , çökelme veya donma yoluyla üretilebilir . Alkali metaller gibi reaktif metaller , iyonik bir ürün oluşturmak için yüksek elektronegatif halojen gazlarla doğrudan reaksiyona girebilir . Katılar arasındaki yüksek sıcaklık reaksiyonunun ürünü olarak da sentezlenebilirler.

İyonik bileşik bir çözücü içinde çözünürse, çözücünün bu elektrolit çözeltisinden buharlaştırılmasıyla katı bir bileşik olarak elde edilebilir . Çözücü buharlaştıkça, iyonlar buhara girmez, kalan çözeltide kalır ve yeterince konsantre olduklarında çekirdeklenme meydana gelir ve iyonik bir bileşiğe kristalleşirler. Bu süreç doğada yaygın olarak meydana gelir ve evaporit minerallerinin oluşum aracıdır . Bileşiği çözeltiden geri kazanmanın başka bir yöntemi, bir çözeltinin yüksek sıcaklıkta doyurulmasını ve ardından çözelti aşırı doygun hale gelene ve katı bileşik çekirdeklenene kadar sıcaklığın düşürülmesiyle çözünürlüğün azaltılmasını içerir .

Çözünmeyen iyonik bileşikler, biri katyon ve diğeri içindeki anyon ile iki çözelti karıştırılarak çökeltilebilir. Tüm çözümler elektriksel olarak nötr olduğundan, karıştırılan iki çözelti aynı zamanda zıt yüklerin karşı iyonlarını da içermelidir . Bunların çökelen iyonik bileşiği kirletmemesini sağlamak için, bunların da çökelmemesini sağlamak önemlidir. İki çözeltinin karşı iyonları olarak hidrojen iyonları ve hidroksit iyonları varsa, bunlar asit-baz reaksiyonu veya nötralizasyon reaksiyonu olarak adlandırılan şekilde su oluşturmak için birbirleriyle reaksiyona gireceklerdir . Alternatif olarak, karşı iyonlar, tek bir çözelti halinde birleştirildiklerinde bile, izleyici iyonlar olarak çözünür kalmalarını sağlayacak şekilde seçilebilir .

Çözücü, ya buharlaştırma ya da çökeltme oluşum yönteminde su ise, birçok durumda oluşan iyonik kristal aynı zamanda kristalleşme suyunu da içerir , bu nedenle ürün bir hidrat olarak bilinir ve çok farklı kimyasal özelliklere sahip olabilir.

Erimiş tuzlar, donma noktasının altına soğutulduğunda katılaşacaktır . Bu bazen ilk önce birlikte eritilen katı reaktanlardan karmaşık iyonik bileşiklerin katı hal sentezi için kullanılır . Diğer durumlarda, katı reaktanların eritilmesi gerekmez, bunun yerine katı hal reaksiyonu yoluyla reaksiyona girebilir . Bu yöntemde, reaktanlar tekrar tekrar bir macun halinde öğütülür ve daha sonra, reaktan karışımının fırında kaldığı süre boyunca komşu reaktanlardaki iyonların birlikte yayılabileceği bir sıcaklığa kadar ısıtılır. Diğer sentetik yollar, diğer türleri uzaklaştırmak için ısıtılan, uçucu olmayan iyonların doğru stokiyometrik oranına sahip katı bir öncü kullanır.

Oldukça reaktif metaller (genellikle Grup 1 veya Grup 2'den ) ile yüksek elektronegatif halojen gazlar veya su arasındaki bazı reaksiyonlarda , atomlar , Born-Haber döngüsü kullanılarak termodinamik olarak anlaşılan bir işlem olan elektron transferi ile iyonize edilebilir .

Yapıştırma

Sodyum florür oluşturmak için redoks reaksiyonu geçiren sodyum ve flor atomlarının şematik elektron kabuğu diyagramı . Sodyum, kararlı bir elektron konfigürasyonu sağlamak için dış elektronunu kaybeder ve bu elektron flor atomuna ekzotermik olarak girer . Zıt yüklü iyonlar - tipik olarak birçoğu - daha sonra bir katı oluşturmak için birbirlerine çekilir.

İyonik bileşiklerdeki iyonlar, öncelikle bu cisimlerin yük dağılımı arasındaki elektrostatik kuvvetler ve özellikle, anyonların net negatif yükü ile katyonların net pozitif yükü arasındaki uzun menzilli Coulomb çekiminden kaynaklanan iyonik bağ tarafından bir arada tutulur . . Ayrıca, küçük iyonlar için kohezyon enerjisinin yalnızca % 1-2'sine katkıda bulunan van der Waals etkileşimlerinden küçük bir ek çekici kuvvet vardır . Bir çift iyon, dış elektron kabuklarının (çoğu basit iyonun kapalı kabukları vardır ) üst üste binmesine yetecek kadar yaklaştığında , Pauli dışlama ilkesi nedeniyle kısa menzilli bir itme kuvveti oluşur . Bu kuvvetler arasındaki denge, çekirdekler belirli bir denge mesafesi ile ayrıldığında minimum enerjili bir potansiyel enerji kuyusuna yol açar.

Etkileşen iki cismin elektronik yapısı birbirinin varlığından etkilenirse, kovalent etkileşimler (iyonik olmayan) da oluşan bileşiğin toplam enerjisine katkıda bulunur. İyonik bileşikler nadiren tamamen iyoniktir, yani sadece elektrostatik kuvvetler tarafından bir arada tutulur. Sezyum florürdekiler gibi en elektronegatif / elektropozitif çiftler arasındaki bağlar bile küçük bir kovalentlik derecesi sergiler . Tersine, farklı atomlar arasındaki kovalent bağlar genellikle bir miktar yük ayrımı sergiler ve kısmi iyonik karaktere sahip oldukları düşünülebilir. Bir bileşiğin iyonik veya kovalent karaktere sahip olacağı koşullar, tipik olarak , yalnızca yükleri ve her iyonun boyutlarını kullanan Fajans kuralları kullanılarak anlaşılabilir . Bu kurallara göre, en iyonik karaktere sahip bileşikler, yüksek yüklü küçük bir negatif iyona bağlı, düşük yüklü büyük pozitif iyonlara sahip olacaktır. Daha genel olarak HSAB teorisi uygulanabilir, burada en iyonik karaktere sahip bileşikler, sert asitlerden ve sert bazlardan oluşanlardır : anyon ve katyon arasında elektronegatiflikleri yüksek olan küçük, yüksek yüklü iyonlar. Elektronegatifliklerdeki bu fark, yük ayrımının ve ortaya çıkan dipol momentinin, iyonlar temas halindeyken bile korunduğu anlamına gelir (anyonlardaki fazla elektronlar, katyonları nötralize etmek için transfer edilmez veya polarize edilmez).

Yapı

Çinko blende yapısının birim hücresi

İyonlar tipik olarak, kafes enerjisini en aza indiren bir düzenlemede (çekicileri en üst düzeye çıkaran ve itmeleri en aza indiren) son derece düzenli kristal yapılara paketlenir . Kafes enerjisi, tüm sitelerin diğer tüm sitelerle etkileşiminin toplamıdır. Polarize olmayan küresel iyonlar için, elektrostatik etkileşim enerjisini belirlemek için yalnızca yükler ve mesafeler gereklidir. Herhangi bir ideal kristal yapı için, tüm mesafeler geometrik olarak en küçük çekirdekler arası mesafeyle ilişkilidir. Böylece, olası her kristal yapı için, toplam elektrostatik enerji, en yakın komşu mesafedeki birim yüklerin elektrostatik enerjisiyle, Ewald toplamı kullanılarak verimli bir şekilde hesaplanabilen Madelung sabiti adı verilen bir çarpımsal sabit ile ilişkilendirilebilir . Ek itici enerji için makul bir form varsayıldığında, toplam kafes enerjisi Born–Landé denklemi , Born–Mayer denklemi veya yapısal bilginin yokluğunda Kapustinskii denklemi kullanılarak modellenebilir .

İyonların delinmez sert küreler olarak daha basit bir yaklaşımını kullanarak, bu sistemlerdeki anyonların düzenlenmesi, genellikle , katyonların tetrahedral veya oktahedral boşlukları işgal etmesiyle, kürelerin sıkı bir şekilde düzenlenmesiyle ilgilidir . Bağlı olarak stokiyometri iyonik bileşiğin ve koordinasyonu (esas olarak belirlenir yarıçap oranı katyon ve anyonların), yapıların çeşitli yaygın olarak gözlenir ve teorik olarak uygulanabilir hale Pauling'in kurallar .

Bazı durumlarda, anyonlar basit bir kübik paket alır ve sonuçta gözlemlenen ortak yapılar şunlardır:

Bazı iyonik sıvılar, özellikle anyon veya katyon karışımları ile, kristal çekirdeklenmenin gerçekleşmesi için yeterli zaman olmayacak kadar hızlı bir şekilde soğutulabilir , böylece bir iyonik cam oluşur (uzun menzilli bir düzen olmadan).

Kusurlar

Frenkel kusuru

Schottky kusuru

İyonik bir kristal içinde genellikle bazı nokta kusurları olacaktır, ancak elektronötraliteyi korumak için bu kusurlar çiftler halinde gelir. Frenkel kusurları , bir katyon arayeriyle eşleştirilmiş bir katyon boşluğundan oluşur ve kristalin kütlesinin herhangi bir yerinde oluşturulabilir, en yaygın olarak düşük koordinasyon sayısına sahip bileşiklerde ve anyonlardan çok daha küçük katyonlarda meydana gelir. Schottky kusurları , her türden bir boşluktan oluşur ve bir kristalin yüzeylerinde üretilir, en yaygın olarak yüksek koordinasyon sayısına sahip bileşiklerde ve anyonlar ve katyonlar benzer boyutta olduğunda meydana gelir. Katyonların birden fazla olası oksidasyon durumu varsa , o zaman katyon boşluklarının, daha yüksek oksidasyon sayılarına sahip katyon bölgelerinde elektron eksikliklerini telafi etmesi, stokiyometrik olmayan bir bileşik ile sonuçlanması mümkündür . Stokiyometrik olmayan başka bir olasılık, bir anyon boşluğunu işgal eden bir serbest elektron olan bir F-merkezinin oluşumudur . Bileşik üç veya daha fazla iyonik bileşene sahip olduğunda, daha da fazla kusur tipi mümkündür. Tüm bu nokta kusurları, termal titreşimler yoluyla üretilebilir ve bir denge konsantrasyonuna sahiptir. Enerji açısından maliyetli ancak entropik açıdan faydalı oldukları için, daha yüksek sıcaklıklarda daha yüksek konsantrasyonlarda meydana gelirler. Bir kez oluşturulduktan sonra, bu kusur çiftleri, kafes siteleri arasında atlayarak çoğunlukla birbirinden bağımsız olarak yayılabilir. Bu kusurlu hareketlilik, difüzyon ve katı hal iyonik iletkenlik dahil olmak üzere bir iyonik kristal içindeki çoğu taşıma olayının kaynağıdır . Boş pozisyonlar geçiş reklamlarıyla (Frenkel) çarpıştığında, bunlar yeniden birleşebilir ve birbirlerini yok edebilirler. Benzer şekilde, kristalin (Schottky) yüzeyine ulaştıklarında boşluklar kaldırılır. Kristal yapıdaki kusurlar genellikle kafes parametrelerini genişleterek kristalin toplam yoğunluğunu azaltır. Kusurlar ayrıca , özellikle farklı katyonların kafes sitelerini değiştirmesi durumunda, farklı bir kristal alan simetrisi yaşamalarına neden olan, belirgin şekilde farklı yerel ortamlarda iyonlarla sonuçlanır . Bu , d-elektron orbitallerinin farklı bir şekilde bölünmesiyle sonuçlanır , böylece optik absorpsiyon (ve dolayısıyla renk) kusur konsantrasyonu ile değişebilir.

Özellikler

asitlik/bazlık

Hidrojen iyonları (H ⁺ ) içeren iyonik bileşikler asitler , elektropozitif katyonlar ve bazik anyon iyonları hidroksit (OH ⁻ ) veya oksit (O ²⁻ ) içerenler baz olarak sınıflandırılır. Diğer iyonik bileşikler, tuzlar olarak bilinir ve asit-baz reaksiyonları ile oluşturulabilir . Bileşik, güçlü bir asit ile zayıf bir baz arasındaki reaksiyonun sonucuysa , sonuç asidik bir tuzdur . Güçlü bir baz ile zayıf bir asit arasındaki reaksiyonun sonucuysa , sonuç bir bazik tuzdur . Güçlü bir asit ile güçlü bir baz arasındaki reaksiyonun sonucuysa, sonuç nötr bir tuzdur. Zayıf bazlarla reaksiyona giren zayıf asitler, hem konjuge baz iyonu hem de amonyum asetat gibi konjuge asit iyonu ile iyonik bileşikler üretebilir .

Bazı iyonlar, bir asit veya bir baz ile reaksiyona girebilen amfoterik olarak sınıflandırılır . Bu aynı zamanda, çinko oksit , alüminyum hidroksit , alüminyum oksit ve kurşun(II) oksit gibi iyonik karaktere sahip bazı bileşikler, tipik olarak daha az elektropozitif metallerin oksitleri veya hidroksitleri (bu nedenle bileşik ayrıca önemli kovalent karaktere sahiptir ) için de geçerlidir .

Erime ve kaynama noktaları

Yükler yüksek olduğunda ve iyonların çekirdekleri arasındaki mesafe küçük olduğunda, parçacıklar arasındaki elektrostatik kuvvetler en güçlüdür. Bu gibi durumlarda, bileşikler genellikle çok yüksek erime ve kaynama noktalarına ve düşük buhar basıncına sahiptir . Erime noktalarındaki eğilimler, yapı ve iyonik boyut oranı dikkate alındığında daha da iyi açıklanabilir. Erime noktalarının üzerinde iyonik katılar erir ve erimiş tuzlar haline gelir ( alüminyum klorür ve demir(III) klorür gibi bazı iyonik bileşikler sıvı fazda molekül benzeri yapılar gösterse de ). Basit iyonlu inorganik bileşikler tipik olarak küçük iyonlara sahiptir ve bu nedenle yüksek erime noktalarına sahiptir, oda sıcaklığında katılar da öyle. Bununla birlikte, daha büyük iyonlara sahip bazı maddeler, oda sıcaklığının altında veya yakınında (genellikle 100 °C'ye kadar olarak tanımlanır) bir erime noktasına sahiptir ve iyonik sıvılar olarak adlandırılır . İyonik sıvılardaki iyonlar genellikle eşit olmayan yük dağılımlarına veya hidrokarbon zincirleri gibi hacimli sübstitüentlere sahiptir ve bunlar da etkileşimlerin gücünü ve erime eğilimini belirlemede rol oynar.

İyonik bir katının yerel yapısı ve bağı onu eritmeye yetecek kadar bozulduğunda bile, sıvıyı bir arada tutan ve iyonların bir gaz fazı oluşturmak üzere kaynamasını önleyen güçlü uzun menzilli elektrostatik çekim kuvvetleri hala vardır. Bu, oda sıcaklığındaki iyonik sıvıların bile düşük buhar basınçlarına sahip olduğu ve kaynaması için önemli ölçüde daha yüksek sıcaklıklar gerektirdiği anlamına gelir. Kaynama noktaları, iyonların boyutu ve diğer etkileşimlerin gücü açısından erime noktalarına benzer eğilimler gösterir. Buharlaştıklarında, iyonlar hala birbirlerinden serbest bırakılmazlar. Örneğin, buhar fazında sodyum klorür, iki atomlu "moleküller" olarak bulunur.

kırılganlık

İyonik bileşiklerin çoğu çok kırılgandır . Güçlerinin sınırına ulaştıklarında, dövülebilir şekilde deforme olamazlar , çünkü pozitif ve negatif iyonların sıkı hizalanması sağlanmalıdır. Bunun yerine malzeme bölünme yoluyla kırılmaya uğrar . Sıcaklık yükseldikçe (genellikle erime noktasına yakın) bir sünek-kırılgan geçiş meydana gelir ve dislokasyonların hareketi ile plastik akış mümkün hale gelir .

Sıkıştırılabilme

Sıkıştırılabilirlik bir iyonik bileşik güçlü yapısı ile belirlenen, ve özellikle de bir koordinasyon sayısı . Örneğin, sezyum klorür yapısına sahip halojenürler (koordinasyon numarası 8), sodyum klorür yapısına sahip olanlardan (koordinasyon numarası 6) ve yine koordinasyon sayısı 4 olanlardan daha az sıkıştırılabilir.

çözünürlük

İyonik bileşikler çözündüğünde , tek tek iyonlar ayrışır ve çözücü tarafından çözülür ve elde edilen çözelti boyunca dağılır. İyonlar çözündüklerinde çözeltiye salındıklarından ve yük iletebildiklerinden, çözünür iyonik bileşikler en yaygın güçlü elektrolit sınıfıdır ve çözeltileri yüksek elektrik iletkenliğine sahiptir .

Sıcaklığın bir fonksiyonu olarak çeşitli iyonik bileşiklerin suda çözünürlüğü. Olağandışı çözünürlük davranışı sergileyen bazı bileşikler dahil edilmiştir.

Çözünürlüğü en yüksek olan polar çözücüler (örneğin su ) ya da iyonik sıvılar , ama düşük olma eğilimindedir polar olmayan çözücüler (örneğin petrol / benzin ). Bunun temel nedeni, ortaya çıkan iyon-dipol etkileşimlerinin iyon kaynaklı dipol etkileşimlerinden önemli ölçüde daha güçlü olması ve dolayısıyla çözelti ısısının daha yüksek olmasıdır. Katı iyonik kafesteki zıt yüklü iyonlar, polar bir molekülün zıt kutbu tarafından çevrelendiğinde, katı iyonlar kafesten sıvıya çekilir. Eğer çözme edilen enerjiyi aşar ve kafes enerji , negatif bir net solüsyon entalpi değişimi kristal pozisyonlarından iyonları uzaklaştırmak ve sıvı içinde çözünmesi için bir termodinamik sürücü sağlar. Ek olarak, çözeltinin entropi değişimi, iyonik bileşikler gibi çoğu katı çözünen için genellikle pozitiftir; bu, sıcaklık arttığında çözünürlüklerinin arttığı anlamına gelir. Seryum(III) sülfat gibi bazı olağandışı iyonik bileşikler vardır, bu entropi değişimi, çözelti üzerine suda indüklenen ekstra düzen nedeniyle negatiftir ve çözünürlük sıcaklıkla azalır.

Elektiriksel iletkenlik

İyonik bileşikler, yüklü atomlar veya kümeler içermesine rağmen, bu malzemeler , madde katı olduğunda tipik olarak önemli ölçüde elektriği iletmezler . İletmek için, yüklü parçacıkların bir kristal kafes içinde sabit değil hareketli olmaları gerekir . Bu, kusur konsantrasyonu iyonik hareketliliği arttırdığında ve katı halde iyonik iletkenlik gözlemlendiğinde yüksek sıcaklıklarda bir dereceye kadar elde edilir . İyonik bileşikler zaman bir sıvı içinde çözülmüş ya da bir erimiş olan sıvı iyonları tamamen mobil hale çünkü onlar elektrik yapabilir. Çözünme veya erime üzerine bu iletkenlik kazancı bazen iyonik bileşiklerin tanımlayıcı bir özelliği olarak kullanılır.

Bazı olağandışı iyonik bileşiklerde: hızlı iyon iletkenleri ve iyonik camlar, bir veya daha fazla iyonik bileşen önemli bir hareketliliğe sahiptir ve malzeme bir bütün olarak katı kalırken bile iletkenliğe izin verir. Bu genellikle sıcaklığa yüksek oranda bağlıdır ve ya bir faz değişikliğinin ya da yüksek kusur konsantrasyonunun sonucu olabilir. Bu malzemeler tüm katı hal süper kapasitörlerinde , pillerde ve yakıt hücrelerinde ve çeşitli kimyasal sensörlerde kullanılmaktadır .

Renk

Susuz kobalt(II) klorür ,
CoCl ₂

Kobalt(II) klorür heksahidrat,
CoCl ₂ ·6H ₂ O

Bir iyonik bileşiğin renk sıklıkla farklı bir sulu çözeltinin rengi oluşturan iyonları içeren ya da hidratlanmış aynı bileşiğin formu.

En iyonik karaktere sahip bileşiklerdeki anyonlar renksiz olma eğilimindedir ( spektrumun ultraviyole kısmında bir absorpsiyon bandı ile). Daha az iyonik karaktere sahip bileşiklerde, renkleri sarı, turuncu, kırmızı ve siyaha doğru derinleşir (soğurma bandı görünür spektrumda daha uzun dalga boylarına kayarken).

Basit katyonların absorpsiyon bandı, daha kovalent etkileşimlere dahil olduklarında daha kısa bir dalga boyuna doğru kayar. Bu , metal iyonlarının hidrasyonu sırasında meydana gelir , bu nedenle kızılötesinde bir anyon emen renksiz susuz iyonik bileşikler, çözelti içinde renkli hale gelebilir.

kullanır

İyonik bileşikler uzun zamandır çok çeşitli kullanım ve uygulamalara sahiptir. Birçok mineral iyoniktir. İnsanlar, 8000 yılı aşkın bir süredir genel tuzu (sodyum klorür) işliyor, önce onu gıda baharatı ve koruyucusu olarak kullanıyor, şimdi de imalatta, tarımda , su şartlandırmada, yolların buzunu çözmek için ve diğer birçok kullanımda. Birçok iyonik bileşik toplumda o kadar yaygın olarak kullanılmaktadır ki, kimyasal kimlikleriyle ilgisi olmayan ortak isimlerle anılırlar. Bunun örnekleri arasında boraks , kalomel , magnezya sütü , muriatik asit , vitriol yağı , güherçile ve sönmüş kireç bulunur .

Tuz gibi çözünür iyonik bileşikler, elektrolit çözeltileri sağlamak için kolayca çözülebilir . Bu, konsantrasyonu ve iyonik gücü kontrol etmenin basit bir yoludur . Çözünen maddelerin konsantrasyonu , ozmotik basıncın arttırılması ve donma noktası alçalması ve kaynama noktası yükselmesine neden olmak dahil olmak üzere birçok koligatif özelliği etkiler . Çözünenler yüklü iyonlar olduklarından, çözeltinin elektrik iletkenliğini de arttırırlar. Artan iyonik kuvvet, kolloidal partiküllerin etrafındaki elektriksel çift tabakanın kalınlığını ve dolayısıyla emülsiyonların ve süspansiyonların stabilitesini azaltır .

Eklenen iyonların kimyasal kimliği de birçok kullanımda önemlidir. Örneğin, florür içeren bileşikler, suyun florlanması için florür iyonları sağlamak üzere çözülür .

Katı iyonik bileşikler uzun süredir boya pigmentleri olarak kullanılmaktadır ve organik çözücülere karşı dirençlidir, ancak asitlik veya bazlığa karşı hassastır. 1801'den beri piroteknikçiler , havai fişeklerde renk kaynakları olarak metal içeren iyonik bileşikleri tanımladılar ve yaygın olarak kullandılar. Yoğun ısı altında metal iyonlarındaki veya küçük moleküllerdeki elektronlar uyarılabilir. Bu elektronlar daha sonra daha düşük enerji durumlarına dönerler ve mevcut türlerin bir renk spektrumu özelliği olan ışığı serbest bırakırlar.

Kimyada, iyonik bileşikler genellikle yüksek sıcaklıkta katı hal sentezi için öncüler olarak kullanılır.

Birçok metal, jeolojik olarak cevherler içinde iyonik bileşikler olarak en bol miktarda bulunur . Elde etmek için temel malzeme olarak, cevherleri tarafından işlenir eritme ya da elektroliz içinde, redoks reaksiyonları metal iyonları nötr atomu olmak için elektronlar kazanacak şekilde (örneğin, karbon gibi bir indirgeme maddesi ile, genellikle) meydana gelir.

isimlendirme

Göre terminoloji tarafından IUPAC , iyonik bileşikler, bileşim olup bunların yapısı göre adlandırılır. Yükler ve dolayısıyla stokiyometri hakkında olası bir belirsizliği olmayan en basit ikili iyonik bileşik durumunda , ortak ad iki kelime kullanılarak yazılır. Katyonun adı (monatomik katyonlar için değiştirilmemiş element adı) önce gelir, ardından anyonun adı gelir. Örneğin, MgCI ₂ adlandırılır magnezyum klorür ve Na ₂ SO ₄ adlı sodyum sülfat ( SO²⁻
₄, sülfat , çok atomlu bir iyonun bir örneğidir ). Bu isimlerden ampirik formülü elde etmek için , stokiyometri, iyonlar üzerindeki yüklerden ve toplam yük nötrlüğü gerekliliğinden çıkarılabilir.

Birden fazla farklı katyon ve/veya anyon varsa, göreceli bileşimleri ve katyonları belirtmek için çoğu zaman çarpımsal önekler ( di- , tri- , tetra- , ...) gerekir ve bu durumda anyonlar alfabetik sırayla listelenir. Örneğin, KMgCl ₃ adlı magnezyum, potasyum triklorür K ayırmak için ₂ MgCl ₄ , magnezyum dipotasyum tetraklorür ampirik formüle ve yazılı adı hem de katyonlar alfabetik sırada görünen (Not ancak Sipariş, bunların arasında değişir sembol için potasyum ) K'dır. İyonlardan birinin adında zaten bir çarpım öneki varsa, alternatif çarpım önekleri ( bis- , tris- , tetrakis- , ...) kullanılır. Örneğin, Ba(BrF ₄ ) ₂ , baryum bis(tetrafloridobromat) olarak adlandırılır .

Çeşitli şarj/ oksidasyon durumlarında bulunabilen bir veya daha fazla element içeren bileşikler , genel nötrlüğü sağlamak için hangi oksidasyon durumlarının mevcut olduğuna bağlı olan bir stokiyometriye sahip olacaktır. Bu, mevcut elementlerin oksidasyon durumu veya iyonlar üzerindeki yük belirtilerek isimde belirtilebilir. Oksidasyon durumlarının tahsisinde belirsizlik riski nedeniyle, IUPAC iyonik yük sayılarının doğrudan gösterilmesini tercih eder. Bunlar , katyonun adından hemen sonra (aralarında boşluk bırakmadan) parantez içinde (... , 2−, 1−, 1+, 2+, ...) işareti ile takip edilen bir arap tamsayı olarak yazılır . Örneğin, FeSO ₄ adlı demir (2 +) sülfat (2+ ücretli Fe ^{+ 2} , sülfat iyonu üzerindeki 2- yük dengeleme iyonları) Fe ise ₂ (SO ₄ ) ₃ olarak adlandırılır demir (3+ ) sülfat (çünkü her formül birimindeki iki demir iyonunun her biri, üç sülfat iyonunun her biri üzerindeki 2−'yi dengelemek için 3+ yüke sahiptir). Stok isimlendirme , hala yaygın kullanımda, yazar oksidasyon numarası içinde Romen rakamlarıyla (..., -II, -I, 0, I, II, ...). Dolayısıyla yukarıda verilen örnekler sırasıyla demir(II) sülfat ve demir(III) sülfat olarak adlandırılacaktır. Basit iyonlar için iyonik yük ve yükseltgenme sayısı aynıdır, ancak çok atomlu iyonlar için genellikle farklıdır. Örneğin, uranil(2+) iyonu, UO²⁺
₂, +6 oksidasyon durumunda uranyuma sahiptir, bu nedenle Stok terminolojisinde dioksouranyum(VI) iyonu olarak adlandırılır. Metal katyonları için bir hatta eski adlandırma sistemi, aynı zamanda hala yaygın ekleri eklenir, kullanılan -lı ve -ic için Latince düşük ve yüksek oksidasyon devletler için özel isim vermek, isim köküne. Örneğin, bu şema sırasıyla demir(II) ve demir(III) için "demirli" ve "demirli" kullanır, bu nedenle yukarıda verilen örnekler klasik olarak demir sülfat ve demir sülfat olarak adlandırılmıştır .

Ayrıca bakınız

• Katılarda yapıştırma
• Ioliomik
• İyonik bağ
• Tuz metatez reaksiyonu

Notlar

Referanslar

bibliyografya