Jsou kovové / iontové vazby slabší než kovalentní vazby?

Křemen a diamant jsou silnější látky, protože jejich molekuly tvoří síťové kovalentní struktury. Tyto struktury tvoří strukturu podobnou mřížce, podobně jako iontové sloučeniny.

Tato molekulární síť je také důvodem, proč diamant a křemen vytvářejí krystalické struktury, jako byste to viděli v iontových látkách, jako jsou NaCl. Některé další struktury, které byste možná chtěli prozkoumat, jsou Graphite a Graphene, které jsou oba allotropy uhlíku (allotropes jsou, jednoduše řečeno, různá molekulární uspořádání prvku).

Síťová struktura se kombinuje a vytváří látka silnější než normální kovalentní vázané látky.

Takže pro zodpovězení vaší otázky se látky se standardními kovalentními vazbami zdají být slabší než látky s iontovými vazbami, protože iontové vazby mají tendenci tvořit mřížkovou strukturu, která je činí Vidíte to na skutečnosti, že teploty varu iontových solí jsou mnohem vyšší než teploty varu kovalentní látky, jako je voda. Když však kovalentní vazby tvoří síťové kovalentní struktury, atomy se spojí a vytvoří singulární makromolekulu, která je mnohem silnější než singulární kovalentní vazby.

Komentáře

• Zdá se, že vaše vysvětlení ‚ nevysvětluje, co říkáte. Vysvětlujete pomocí skutečnosti, že iontové sloučeniny tvoří mřížkové struktury v pevném stavu, ale pak píšete, že teploty varu iontových solí jsou vyšší. V kapalném stavu již byly iontové vazby rozbity. Když tedy zmíníte bod varu iontových solí, neexistuje žádný vztah k síle iontové vazby.
• @TanYongBoon, použil jsem body varu, protože jsem cítil, že jsou nejvíce srovnatelné se skutečnou energií potřebnou k rozbít jednotlivé iontové vazby (minimálně vs. body tání). Máme tendenci měřit sílu iontových interakcí mřížkovou energií, která je definována jako energie potřebná na mol iontové látky k přeměně pevné látky na plynné ionty. Toto číslo však odpovídá jak energii sublimace, tak entalpii individuální vazby. Pomocí bodů varu nám tedy přinejmenším umožňuje vyhnout se porovnávání tajících entalpií a přímější srovnání vazebních entalpií.
• @TanYongBoon samozřejmě mřížovost iontových sloučenin nutně komplikuje srovnání.

To, co jste se naučili na hodině mineralogie, bylo správné; snížení síly vazby v následujícím pořadí kovalentní> iontové> kovové. Důvody jsou následující. V kovalentních vazbách, jako jsou vazby v methanu a kyslíku, jsou valenční elektrony sdíleny mezi atomy zapojenými do vazby a oni (elektrony) tráví většinu času v oblasti mezi jádry zapojenými do vazby; to vytváří silné pouto. V iontových materiálech, jako je chlorid sodný, jsou elektrony darovány z jednoho (elektropozitivního) atomu do druhého (elektronegativního) atomu, aby atomy dosáhly naplněné struktury pláště. Iontové atomy jsou navzájem přitahovány elektrostatickou přitažlivostí a vytvářenými krystalovými mřížkami. Vazby vytvořené elektrostatickou přitažlivostí nejsou tak silné jako vazby vytvořené kovalentním sdílením elektronů. A konečně, v kovech jsou nejvzdálenější elektrony darovány nebo „sdruženy“ do struktury pásu, která existuje v kovech.Elektrony mohou volně cestovat na velké vzdálenosti (tedy vodivost kovů) a slouží jako lepidlo, které drží všechna pozitivně nabitá kovová jádra pohromadě. Takže v případě kovů neexistují žádné významné vazby kov-kov a tyto vazby jsou proto nejslabší.

Komentáře

• Jak je uvedeno v jiné otázce , s úctou nesouhlasím s tím, iontové vazby nejsou tak silné jako kovalentní vazby.
• Ve výše uvedené otázce si všimnete, že největší síla kovalentní vazby je 945 kJ / mol v $ \ ce {N2} $. Zatímco síla iontové vazby v $ \ ce {LiF} $, která by měla představovat jednu ze silnějších iontových vazeb ( viz zde ), je pouze 577 kJ / mol. Takže alespoň při srovnání silnějších kovalentních a iontových vazeb jsou kovalentní vazby silnější. Možná byste mohli poskytnout data BDE i pro průměrnější kovalentní a iontové vazby a vidíme, která jsou v dané oblasti silnější.
• Také jsem uvedl několik komentářů k dalším kovalentním vazbám. Ale myslím, že je to bláznivá ‚ s pochůzka. Skvělý Paulingův pohled byl, že jakákoli vazba s různými atomy bude mít alespoň nějakou iontovou / elektrostatickou složku. Článek, na který jsem ve své odpovědi odkazoval, naznačuje, že mnoho vazeb je silně kovalentních a silně iontových.

Záleží na tom, protože pro kovalentní existují dva typy vazeb, síťové nebo molekulární, nebo jak jsem také slyšel, polární kovalentní a nepolární kovalentní. Síť kovalentní však sestává z rozsáhlé sítě mezi atomy a každý z nich je propojen a většinou jsou tvořeny jedním prvkem. Vezměte například diamant, je tvořen pouze uhlíkem, ale protože atomy jsou navzájem spojeny a nemají vazby mezi molekulami, jako je něco jako sůl, což je iontová vazba, je je těžší prolomit. Pokud by to však byla molekulární kovalentní vazba, pak je celý příběh jiný, protože mají tendenci být velmi slabými vazbami a snadno se štěpí jako cukr nebo jinak známé jako glukóza, na sacharóze nezáleží, stále je to kovalentní molekulární vazba, protože mají molekuly, zatímco jako diamant je technicky jedna velká molekula.

Ale protože cukr má vícenásobné vazby mezi ostatními molekulami, je slabší než vazby mezi samotnými prvky, pak je to opravdu slabé.

Ukázalo se, že to je nesmyslná otázka. Chemické vazby vedou celou škálu od velmi silné po velmi slabou, jak dokazuje množství energie potřebné k jejich rozbití. Snaha říci, že vazby, které jsou buď iontové nebo kovalentní, jsou silnější, je velkou chybou, počínaje skutečností, že „iontové“ a „kovalentní“ jsou pouze hypotetickými extrémy vazebného kontinua a mohou být považovány za „ideální“ vazby. Skutečné vazby leží podél kontinua a mají charakteristické vlastnosti s obou ideálních typů vazeb. Vaše původní otázka proto ve studiu chemie nemá místo.

Komentáře

• Jedná se o vracející se problém, protože základní kurzy ( a učitelé toho) předstírají, že jednoduše objednávají vazby, pokud jde o jejich sílu. Přidejte k tomu skutečnost, že iontové vazby ztrácejí svou sílu ve vodě (pracovní kufr pro většinu, ne-li všechny chemiky) a pak narazíte na skutečnost, že i zde mnozí tvrdí, že kovalentní vazba je sama o sobě silnější než iontová.

Nezaměňujte sílu vazby se silou sil, které drží krystalické pevné látky pohromadě

Existuje důvod, proč se lekce, které jste se naučili z chemie, liší od lekcí získaných v mineralogii : nemluví o stejných věcech.

Problém je v tom, že mineralogie, o kterých mluví, jsou vazby, které drží pohromadě krystaly, ale v chemii se často mluví o vazbách, které drží molekuly společně ne krystaly vyrobené z molekul.

Tento rozdíl je důležitý. Drtivá většina krystalů v chemii se skládá z diskrétních molekul držených pohromadě b y slabší mezimolekulární síly (někdy nazývané van Der Waalsovy vazby). Ty jsou ve srovnání s kovalentními vazbami poměrně slabé a výsledkem jsou krystaly, které jsou slabé a mají nízké teploty tání. Takže chemik by se mohl podívat na sloučeniny, kde je vazba v molekulách kovalentní, a zobecnit, že obvykle tvoří krystaly mnohem slabší než kovy nebo iontové sloučeniny. Ale to je proto, že vazby, které tvoří krystaly , nejsou kovalentní.

Mineralog se bude většinou zabývat sloučeninami, které nejsou vyrobeny z diskrétních molekul, ale jsou vyrobeny z iontových mřížek nebo kovalentních sítě (nebo obojí).Neexistují žádné molekuly diamantu, krystal je síťová pevná látka držená pohromadě (téměř) nekonečnou řadou kovalentních vazeb C-C, protože oxid křemičitý je pohromadě držena nekonečnou řadou vazeb O-Si-O. Další minerály jsou směsí těchto dvou látek s mnoha křemičitany, které obsahují například vrstvy struktur O-Si-O s různými ionty. Mineralogovi tedy vypadají kovalentní vazby ve srovnání s jinými typy vazeb silně. Iontové vazby jsou silné, ale ne tak silné jako čistě kovalentní pevné látky v síti.

A problém dále komplikují příliš úzké definice síly. Jsou kovy silnější nebo slabší než struktury podobné diamantům? Záleží na tom, co myslíš silou. Diamant je tvrdší než jakýkoli kov, ale je také křehčí. Pokud záleží na odolnosti vůči zasažení ostrým předmětem, vyberte si každý den tvárný kovový předmět nad diamantem. Stává se to proto, že krystalová struktura v některých kovech může absorbovat energii reorganizací defektů krystalů, spíše než rozbitím vazeb (téměř jediná možnost v křemíku nebo diamantu). V jednom smyslu jsou tedy kovy silnější než kovalentní pevné látky.

Celkovým poučením je být opatrný ohledně definic. Na základě typů vazeb neexistuje dobrá generalizace krystalické síly. Buďte opatrní, ať už hovoříte o vazbách uvnitř složek krystalu (molekuly), nebo o vazbách, které tyto složky drží pohromadě (mnoho „kovalentních“ sloučenin se skládá z krystalů, kde jsou molekuly drženy pohromadě mnohem slabšími silami). Nezapomeňte, že mnoho minerálů má iontové i kovalentní vazby. A buďte konkrétní, co máte na mysli pod pojmem „síla“ (např. Postroje jsou odolnost vůči nárazu, není totéž).

Iontové a kovové vazby jsou slabší než kovalentní vazby. To je správné, proto je kovalentní krystal mnohem tvrdší než iontový a kovový krystal / polykrystal.

Druhé tvrzení je špatné, protože nejprve teplota tání není úměrná síle chemické vazby. Existuje více faktorů, jako je flexibilita molekul. Místo varu je místo toho úměrnější.

Ještě důležitější je mezičásticové síly, které mají být porovnány mezi organickou sloučeninou a iontovou vs kovovou sloučeninou, NENÍ mezi kovalentní vazba vs iontová vazba vs kovová vazba. Patří mezi mezimolekulární síla (dipól-dipól, H-vazba, Van der Waals) vs. iontová vazba vs. kovová vazba. A první je určitě mnohem slabší než druhý a třetí. Bod varu organických sloučenin je tedy mnohem nižší.

Nejsem si jistý, jaký je konsenzus, kterého bylo dosaženo. chemici po celém světě, ale chtěl bych v této otázce nabídnout hodnotu svých dvou centů. Tato otázka byla vždy otázkou, kterou by moji učitelé vždy řešili, když vyučují chemické vazby, a jejich odpověď byla vždy stejná:

Porovnávat není spravedlivé, protože tyto vazby jsou nakonec velmi variabilní, pokud jde o sílu.

Souhlasím s tím, ale dovolte mi poskytnout můj pohled na tuto problematiku.

Síla kovalentních vazeb v jednoduchých molekulárních látkách (stejně jako v obrovských síťových strukturách) může energie vazeb většiny kovalentních vazeb je tedy dobře známa a lze je snadno použít pro srovnání energie vazby. Síla iontových vazeb a kovových vazeb však není t tak jasný.

Podle definice je iontová vazba elektrostatická síla přitažlivosti mezi kladně a záporně nabitými ionty v iontové mřížce, zatímco kovová vazba je elektrostatická síla přitažlivosti mezi kladně nabitými kovovými ionty a okolními elektrony.

V iontové mřížce existuje tolik iontů, které mezi sebou elektrostaticky interagují. Jak potom lze určit sílu iontové vazby? Lze použít myšlenku mřížkové energie, ale srovnání provedená pomocí mřížové energie by měla smysl pouze tehdy, když porovnáváme iontovou mřížku. Nelze jej použít k porovnání s kovalentními vazbami!

Zvažte disociační energii vazby $ \ ce {H-H} $ a mřížkovou energii chloridu sodného. BDE $ \ ce {H-H} $ je $ \ ce {+ 436 kJ / mol} $, zatímco mřížková energie $ \ ce {NaCl} $ je $ \ ce {+ 786 kJ / mol} $. Oba jsou vyjádřeny jako „na mol něčeho“. Ale to „něco“ je v každém případě jiné. V případě vodíku by tímto „něčím“ byla vazba $ \ ce {HH} $, ale v případě iontové sloučeniny $ \ ce {NaCl} $ je „něčím“ $ \ ce {NaCl} $ vzorec jednotka. A to není totéž jako „na mol iontových vazeb mezi $ \ ce {Na ^ +} $ a $ \ ce {Cl ^ -} $“.Síla iontové vazby není tak snadno určena, protože každý iont je v elektrostatickém prostředí, které je ovlivňováno všemi ostatními ionty kolem něj. Stejný nápad lze aplikovat na kovové vazby.

V podstatě se domnívám, že neexistuje žádný základ spravedlivého srovnání mezi kovovými, iontovými a kovalentními vazbami, pokud jde o jejich sílu vazby.