იონური ბმა

იონური ბმა, ელექტროვალენტური ბმა, ჰეტეროვალენტური ბმა — ქიმიური ბმის ერთ-ერთი სახე, რომელიც წარმოქმნილია საწინააღმდეგო ნიშნის მქონე დამუხტულ იონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდვის ძალებით. ნაერთს, რომელიც ასეთი ბმით მიიღება, იონური ნაერთი ეწოდება. იონური ბმა კოვალენტური ბმის ზღვრული შემთხვევაა. იგი წარმოიქმნება იმ ატომებს შორის, რომელთა ელექტროუარყოფითობა მნიშვნელოვნად განსხვავდება, ამიტომ იონური ბმა მყარდება ლითონსა და არალითონს შორის. ამგვარი ბმა ძირითადად ახასიათებს ტუტე ლითონთა ჰალოგენიდებს, მაგალითად კალიუმის ფთორიდს, ვინაიდან ტუტე ლითონებს გარე ელექტრონულ გარსზე თითო სუსტად ბმული ელექტრონი აქვს, ჰალოგენების ატომებისათვის კი დამახასიათებელია ელექტრონისადმი დიდი სწრაფვა.
ლითონის ატომები გადასცემენ გარე შრის ელექტრონებს არალითონის ატომებს, რის შედეგადაც ლითონის ატომს რჩება წინა ინერტული აირის მდგრადი ოქტეტი (ანუ 8 ელექტრონი გარესწინა შრეზე), ხოლო არალითონის ატომი იძენს მომდევნო ინერტული აირის მდგრად ელექტრულ ოქტეტს (8 ელექტრონი გარე შრეზე). მაგალითად, ნატრიუმსა და ქლორს შორის იონური ბმა მყარდება ნატრიუმის ატომიდან ქლორის ატომზე ერთი ელექტრონის გადასვლით. ნატრიუმის ნეიტრალური ატომი გარე შრეზე მოთავსებული 1 ელექტრონს გადასცემს ქლორის ნეიტრალურ ატომს, რომელსაც მდგარადი ელექტრული ოქტეტის მისაღწევად აკლია ერთი ელექტრონი. ქლორი იმუხტება −1 მუხტით, ხოლო ნატრიუმი +1 მუხტით (იხ. ანიმაცია):
Na + Cl -> Na+ + Cl-
სხვადასხვა მუხტებით დამუხტული იონები (კატიონი და ანიონი) ელექტროსტატიკური ძალით იზიდავენ ერთმანეთს და წარმოქმნიან ნაერთს, რომელიც იონებისგან შედგება და იონური ნაერთი ეწოდება:
Na+ + Cl- -> Na+Cl-
კატიონის მუხტის რაოდენობას განაპირობებს გაცემული ელექტრონების რაოდენობა, ხოლო ანიონის მუხტის რაოდენობას — მიერთებული ელექტრონების რაოდენობა.
კატიონის რადიუსი ნეიტრალური ატომის რადიუსზე გაცილებით ნაკლებია, რადგან იონში გარე შრის ელექტრონები აღარ არის და ამასთნავე დადებითი მუხტი აახლოვებს შრეებს.
ანიონის რადიუსი ნეიტრალური ატომის რადიუსზე ბევრად დიდია, რადგან უარყოფითი მუხტი აშორებს ელექტრრულ შრეებს.
იონურ ნაერთებს წარმოქმნიან ტიპური ლითონები და არალითონები, რომელთა ელექტროუარყოფითობა აღემატება 2,0-ს. რაც უფრო დიდია სხვაობა ელექტროუარყოფითობას შორის, მით უფრო მდგარდია იონური ნაერთი. იონური ნაერთები გამოირჩევანი დნობის და დუღილის მაღალი ტემპერატურებით.
იონური ბმის თვისებები.
იონური ნაერთები ჩვეულებრივად მაგარი, მაგრამ მყიფე ნივთიერებებია. მათ სიმყიფეს განაპირობებს იონური ბმის ბუნება. კრისტალური გისოსის უმნიშვნელო დეფორმაციის შემთხვევაში ხდება თანამოსახელე იონების კონტაქტი (კატიონების - კატიონებთან და ანიონების - ანიონებთან), რაც შემდგომ მათ შორის განზიდვის ძალების წარმოქმნასა დაკრისტალის გახლეჩას იწვევს. კრისტალური გისოსის წარმოქმნა ეგზოთერმული პროცესია, ამიტომ კრისტალი თერმოდინამიკურად მდგრადია. კრისტალის მდგრადობის საზომი ე.წ. კრისტალური გისოსის ენერგია, რომელიც საჭიროა იმისთვის , იმისთვის რომ 1 მოლი კრისტალური ნივთიერება დავშალოთ შემადგენელ იონებად. კრისტალური გისორის ენერგია საკმაოდ დიდი სიდიდეა. მაგალითად, NaCl –ის კრისტალური გისოსის ენერგია უდრის 785კჯ/მოლს. ამის გამო იონური ნაერთები ძნელად ლღობადი ნივთიერებებია.
კოვალენტურ ბმას იონურისგან განსხვავებით სივრცეში გარკვეული მიმართულება- გეზურობა აქვს და ეს მიმართულება ემთხვევა ორბიტალების ორიენტაციას სივრცეში. კოვალენტურ მოლეკულაში სავალენტო ბმებს შორის იქმნება გარკვეული კუთხე, ე.წ. ვალენტური კუთხე, რომელიც განაპირობებს მოლეკულის გეომეტრიას.
კოვალენტური ნაერთის მოლეკულური კრისტალური გისოსი ნაკლებად მდგრადია იონურთან შედარებით, ამიტომ მოლეკულური კრისტალური გისოსის ნაერთები ადვილად ლღობადი ნივთიერებებია. მართალია, კოვალენტურ და იონური ბმებს შორის არსებობს განსხვავება, მაგრამ ისინი მჭიდრო ურთიერთკავშირში იმყოფებიან. კვანტური მექანიკა იონურ ბმას განიხილავს როგორც კოვალენტური ბმის უკიდურეს შემთხვევას, როცა ატომებს შორის საზიარო ელექტრონული წყვილი ძირითადად გადახრილია უფრო ელექტროუარყოფითი ატომისაკენ. მაგალითად, NaCl-ის წარმოქმნა კვანტური მექანიკის თვალსაზრისით მიმდინარეობს საზიარო ელექტრონული წყვილის წარმოქმნით Na+ Cl →> NaCl → Na+Cl→>NaCl ამიტომ 100%-იანი იონური ბმის არ არსებობს რეალურად არ არსებობს ისეთი ნაერთი, სადაც ატომებს შორის ბმა მთლიანად იონურია იონური ბმის გარდა მეზობელ ატომებს შორის კოვალენტური ბმაც მყარდება. არაპოლარული კოვალენტური ბმა 100%-იანი კოვალენტური ბმაა, ხოლო პოლარულ- კოვალენტურ ბმას იონურობის გარკვეული ხარისხი აქვს და, პირიქით, იონურ ბმას- კოვალენტურობის გარკვეული ხარისხი. მაგალითად, NaCl-ის მოლეკულაში იონური ბმის კოვალენტობის ხარისხი 20%-ია, ე.ი. ნატრიუმის და ქლორის სავალენტო ელექტრონები წარმოქმნის საზიარო ელექტრონულ წყვილს, რომელიც ორივე ატომს ემსახურება, მაგრამ უფრო მეტად გადაწეულია ქლორის ატომისკენ. ქლორის ატომზე წარმოიქმნება −0.97 მუხტი, ხოლო ნატრიუმის ატომზე +0.97 და არა -1 და +1, როგორც უნდა ყოფილიყო 100%-იანი იონური ბმის შემთხვევაში.
ლიტერატურა
ქიმიური ბმები