离子键是阳离子(cation)和阴离子(anion)之间由于静电作用(electrostatic)所形成的化学键,成键原子的电负性相差很大,一个容易得到电子,一个容易失去电子,此类化学键往往在金属与非金属间形成。
例如,NaCl中,Na把价电子层的一个电子转移给CI,这样Na和CI都达到八个电子的稳定结构,从而形成离子键。
离子键没有方向性,即离子可以吸引空间任意方向上带有相反电荷的离子。在NaCl晶体中每一个氯离子周围都有六个钠离子,这六个钠离子均匀分布在氯离子的周围,而每个钠离子周围也同样吸引着六个氯离子。
固体NaCl晶体的阴阳离子均固定在晶格(crystal lattice)中,不能自由移动,因此固体NaCl晶体不导电,只有在熔融(molten)或溶解(dissociation)时,阴阳离子在自由运动状态下才能导电(conduct electricity)。
影响离子键强弱的因素:
(1)离子的电荷:离子的电荷数越高,阴阳离子之间的相互作用力就越强,形成的离子键也就越强。例如,CaO中熔点为2590℃,比KF的熔点856℃要高得多。因为离子所带的电荷数越高,形成离子型化合物的离子键就越强,熔点也就越高。
(2)离子半径:半径较小的阴阳离子之间形成的离子键的核间距小,阴阳离子的吸引作用大,形成的离子化合物的熔沸点高,硬度大。例如KCl的熔点是776℃,比NaCl的熔点801℃低。
离子键强度用晶格能(latticeenergy)来衡量,晶格能的定义为:在1atm和298K下,1mol离子化合物中的阴、阳离子从相互分离的气态结合成离子晶体时所放出的能量。(也可以说是破坏1mol晶体使它完全分离为气态自由离子时所要消耗的能量)。离子键越强,晶格能就越大。
Na + ( g )+Cl - ( g )→NaCl( s ) 反应释放的能量为:-787kJ/mol
实验测得的几种离子晶体的晶格能如下表:
从表格中可以看出,LiF的晶格能绝对值大于NaCl的晶格能绝对值,说明LiF晶体中的离子键强于NaCl晶体的离子键。这些差异可以认为是由离子半径不同引起的。而CaC1 2 的晶格能最咼,是由于ca 2 + 带两个正电荷对CI - 吸引更强,键能更咼。