Sind Metall / Ionen-Bindungen schwächer als kovalente Bindungen?

Quarz und Diamant sind stärkere Substanzen, da ihre Moleküle kovalente Netzwerkstrukturen bilden. Diese Strukturen bilden eine gitterartige Struktur, ähnlich wie ionische Verbindungen.

Dieses molekulare Netzwerk ist auch der Grund dafür, dass Diamant und Quarz kristalline Strukturen bilden, wie Sie es bei ionischen Substanzen wie z NaCl. Einige andere Strukturen, die Sie untersuchen möchten, sind Graphit und Graphen, die beide Allotrope von Kohlenstoff sind (Allotrope sind einfach unterschiedliche molekulare Anordnungen eines Elements).

Die Netzwerkstruktur wird kombiniert, um zu bilden Die Substanz ist stärker als normale kovalent gebundene Substanzen.

Um Ihre Frage zu beantworten, scheinen Substanzen mit kovalenten Standardbindungen schwächer zu sein als solche mit ionischen Bindungen, da die ionischen Bindungen dazu neigen, eine Gitterstruktur zu bilden, die sie bildet Sie können dies daran erkennen, dass die Siedepunkte von ionischen Salzen viel höher sind als die einer kovalenten Substanz wie Wasser. Wenn jedoch kovalente Bindungen kovalente Netzwerkstrukturen bilden, bilden Atome zusammen ein singuläres Makromolekül viel stärker als singuläre kovalente Bindungen.

Kommentare

• Ihre Erklärung ‚ scheint nicht zu erklären, was Sie sagen. Sie erklären anhand der Tatsache, dass ionische Verbindungen im festen Zustand Gitterstrukturen bilden, schreiben dann aber, dass die Siedepunkte ionischer Salze höher sind. Im flüssigen Zustand wurden Ionenbindungen bereits aufgebrochen. Wenn Sie also den Siedepunkt von Ionensalzen erwähnen, gibt es keinen Zusammenhang mit der Stärke der Ionenbindung.
• @TanYongBoon, ich habe Siedepunkte verwendet, weil ich der Meinung war, dass sie am ehesten mit der tatsächlich benötigten Energie vergleichbar sind brechen Sie die einzelnen Ionenbindungen (zumindest gegen die Schmelzpunkte). Wir neigen dazu, die Stärke ionischer Wechselwirkungen durch Gitterenergie zu messen, die als die Energie definiert ist, die pro Mol ionischer Substanz erforderlich ist, um den Feststoff in gasförmige Ionen umzuwandeln. Diese Zahl erklärt jedoch sowohl die Sublimationsenergie als auch die individuelle Bindungsenthalpie. Die Verwendung von Siedepunkten ermöglicht es uns zumindest, den Vergleich von Schmelzenthalpien zu vermeiden und Bindungsenthalpien direkter zu vergleichen.
• @TanYongBoon Natürlich erschwert die Gitternatur ionischer Verbindungen den Vergleich jedoch notwendigerweise.

Was Sie in Ihrer Mineralogieklasse gelernt haben, war korrekt. Die Bindungsstärke nimmt in der folgenden Reihenfolge ab: kovalent> ionisch> metallisch. Der Grund dafür ist wie folgt. In kovalenten Bindungen wie denen in Methan und Sauerstoff werden die Valenzelektronen zwischen den an der Bindung beteiligten Atomen geteilt und sie (die Elektronen) verbringen den größten Teil ihrer Zeit im Bereich zwischen den an der Bindung beteiligten Kernen; Dies führt zu einer starken Bindung. In ionischen Materialien wie Natriumchlorid werden die Elektronen von einem (elektropositiven) Atom zum anderen (elektronegativen) Atom abgegeben, damit die Atome eine gefüllte Schalenstruktur erreichen. Die Ionenatome werden durch elektrostatische Anziehung und die gebildeten Kristallgitter voneinander angezogen. Die durch elektrostatische Anziehung gebildeten Bindungen sind nicht so stark wie diejenigen, die durch kovalentes Teilen von Elektronen gebildet werden. Schließlich werden in Metallen die äußersten Elektronen in der in Metallen vorhandenen Bandstruktur abgegeben oder „gepoolt“.Die Elektronen können große Entfernungen zurücklegen (daher die Leitfähigkeit von Metallen) und dienen als Klebstoff, um alle positiv geladenen Metallkerne zusammenzuhalten. Bei Metallen gibt es also keine signifikanten Metall-Metall-Bindungen, und diese Bindungen sind daher die schwächsten.

Kommentare

• Wie in einer anderen Frage erläutert, stimme ich dem respektvoll nicht zu Ionenbindungen sind nicht so stark wie kovalente.
• In der oben genannten Frage stellen Sie fest, dass die größte kovalente Bindungsstärke 945 kJ / mol in $ \ ce {N2} $ beträgt. Während die Ionenbindungsstärke in $ \ ce {LiF} $, die eine der stärkeren Ionenbindungen darstellen sollte ( siehe hier ), nur 577 kJ / mol beträgt. Zumindest beim Vergleich der stärkeren kovalenten und ionischen Bindungen sind die kovalenten Bindungen stärker. Vielleicht könnten Sie auch BDE-Daten für durchschnittlichere kovalente und ionische Bindungen bereitstellen, und wir können sehen, welche in diesem Bereich stärker sind.
• Ich habe auch einige Kommentare zu anderen kovalenten Bindungen aufgenommen. Aber ich denke, das ist ein Narr ‚. Die große Erkenntnis von Pauling war, dass jede Bindung mit verschiedenen Atomen mindestens eine ionische / elektrostatische Komponente aufweist. In der Tat legt ein Artikel, auf den ich in meiner Antwort verwiesen habe, nahe, dass viele Bindungen stark kovalent und stark ionisch sind.

Dies stellt sich als Unsinnsfrage heraus. Chemische Bindungen erstrecken sich über die gesamte Bandbreite von sehr stark bis sehr schwach, wie die Die Menge an Energie, die erforderlich ist, um sie zu brechen. Der Versuch zu sagen, dass Bindungen, die entweder ionisch oder kovalent sind, stärker sind, ist ein großer Fehler, beginnend mit der Tatsache, dass „ionisch“ und „kovalent“ lediglich die hypothetischen Extreme des Bindungskontinuums sind und sein können Als „ideale“ Bindungen betrachtet. Reale Bindungen liegen entlang des Kontinuums und haben Eigenschaften s der beiden idealen Bindungstypen. Daher hat Ihre ursprüngliche Frage keinen Platz im Studium der Chemie.

Kommentare

• Es handelt sich um ein wiederkehrendes Problem, da Grundkurse ( und die Lehrer davon geben vor, einfach Bindungen in Bezug auf ihre Stärke zu bestellen. Fügen Sie dazu die Tatsache hinzu, dass Ionenbindungen ihre Stärke in Wasser verlieren (ein Arbeitspferd für die meisten, wenn nicht alle Chemiker), und dann stoßen Sie auf die Tatsache, dass selbst hier viele argumentieren, dass eine kovalente Bindung an sich stärker ist als eine ionische.

Verwechseln Sie nicht die Stärke von Bindungen mit der Stärke der Kräfte, die kristalline Feststoffe zusammenhalten

Es gibt einen Grund, warum sich die Lehren aus der Chemie von den Lehren aus der Mineralogie unterscheiden : Sie sprechen nicht über die gleichen Dinge.

Das Problem ist, dass Mineralogie die Bindungen, über die sie sprechen, die Bindungen sind, die Kristalle zusammenhalten, aber in der Chemie wird oft über die Bindungen gesprochen, die die Moleküle zusammen nicht die aus den Molekülen hergestellten Kristalle.

Diese Unterscheidung ist wichtig. Die überwiegende Mehrheit der Kristalle in der Chemie besteht aus diskreten Molekülen, die zusammengehalten werden. b y schwächere intermolekulare Kräfte (manchmal Van-der-Waals-Bindungen genannt). Diese sind im Vergleich zu kovalenten Bindungen ziemlich schwach und führen zu Kristallen, die schwach sind und niedrige Schmelzpunkte haben. Ein Chemiker könnte sich also Verbindungen ansehen, bei denen die Bindung in den Molekülen kovalent ist, und die Verallgemeinerung, dass sie typischerweise Kristalle bilden, viel schwächer machen als Metalle oder ionische Verbindungen. Dies liegt jedoch daran, dass die Bindungen, aus denen die Kristalle bestehen, nicht kovalent sind.

Ein Mineralogist befasst sich hauptsächlich mit Verbindungen, die nicht aus diskreten Molekülen bestehen, sondern aus Ionengittern oder kovalent bestehen Netzwerke (oder beides).Es gibt keine Diamantmoleküle, der Kristall ist ein Netzwerkfeststoff, der durch eine (fast) unendliche Anordnung von kovalenten C-C-Bindungen zusammengehalten wird, während Siliciumdioxid durch eine unendliche Anordnung von O-Si-O-Bindungen zusammengehalten wird. Andere Mineralien sind eine Mischung aus beiden mit vielen Silikaten, die beispielsweise Schichten von O-Si-O-Strukturen mit einer Vielzahl von Ionen dazwischen enthalten. Für einen Mineralogisten sehen kovalente Bindungen im Vergleich zu anderen Bindungsarten stark aus. Ionenbindungen sind stark, aber nicht so stark wie rein kovalente Netzwerkfeststoffe.

Und das Problem wird durch zu enge Definitionen der Stärke noch komplizierter. Sind Metalle stärker oder schwächer als diamantähnliche Strukturen? Es kommt darauf an, was du mit Stärke meinst. Diamant ist härter als jedes Metall, aber auch spröder. Wenn es darauf ankommt, mit einem scharfen Gegenstand getroffen zu werden, wählen Sie jeden Tag einen duktilen Metallgegenstand anstelle eines Diamanten. Dies geschieht, weil die Kristallstruktur in einigen Metallen Energie absorbieren kann, indem sie Kristalldefekte reorganisiert und nicht durch Zerbrechen von Bindungen (so ziemlich die einzige Option in Siliciumdioxid oder Diamant). In gewisser Hinsicht sind Metalle also stärker als kovalente Feststoffe.

Die allgemeine Lektion besteht darin, bei Definitionen vorsichtig zu sein. Es gibt keine gute Verallgemeinerung der Kristallfestigkeit basierend auf den Bindungstypen. Seien Sie vorsichtig, ob Sie über die Bindungen innerhalb der Komponenten des Kristalls (Moleküle) oder die Bindungen sprechen, die diese Komponenten zusammenhalten (viele „kovalente“ Verbindungen bestehen aus Kristallen, in denen Moleküle durch viel schwächere Kräfte zusammengehalten werden). Vergessen Sie nicht, dass viele Mineralien sowohl ionische als auch kovalente Bindungen aufweisen. Und geben Sie genau an, was Sie unter „Stärke“ verstehen (z. B. Kabelbaum sind Schlagfestigkeit nicht dasselbe).

Ionen- und Metallbindungen sind schwächer als kovalente Bindungen. Dies ist richtig, weshalb kovalente Kristalle viel härter sind als ionische und metallische Kristalle / Polykristalle.

Die zweite Aussage ist falsch, da erstens der Schmelzpunkt nicht proportional zur Stärke der chemischen Bindung ist. Es gibt mehr Faktoren wie die Flexibilität der Moleküle. Der Siedepunkt ist stattdessen proportionaler.

Wichtiger ist der Die zwischen der organischen Verbindung mit der ionischen und der metallischen Verbindung zu vergleichenden Teilchenkräfte sind NICHT unter kovalente Bindung gegen Ionenbindung gegen Metallbindung. Sie gehört zu intermolekulare Kraft (Dipol-Dipol, H-Bindung, Van der Waals) gegen Ionenbindung gegen Metallbindung. Und der erste ist mit Sicherheit viel schwächer als der zweite und dritte. Der Siedepunkt organischer Verbindungen ist also viel niedriger.

Ich bin nicht sicher, welcher Konsens erzielt wurde Diese Frage war schon immer eine Frage, mit der sich meine Lehrer immer befassten, wenn sie chemische Bindungen unterrichteten, und ihre Antwort war immer dieselbe:

Ein Vergleich ist nicht fair, da diese Bindungen letztendlich sehr unterschiedlich in Bezug auf die Stärke sind.

Ich stimme dem zu, erlaube mir jedoch, meine Perspektive zu diesem Thema darzulegen.

Die Stärke kovalenter Bindungen in einfachen molekularen Substanzen (sowie in riesigen Netzwerkstrukturen) kann Die Bindungsenergien der meisten kovalenten Bindungen sind daher gut bekannt und können leicht für solche Vergleiche der Bindungsenergie verwendet werden. Die Stärke von Ionenbindungen und Metallbindungen beträgt jedoch nicht t so eindeutig.

Per Definition ist die Ionenbindung die elektrostatische Anziehungskraft zwischen positiv und negativ geladenen Ionen in einem Ionengitter, während die Metallbindung die elektrostatische Anziehungskraft zwischen den positiv geladenen Metallionen und den umgebenden Elektronen ist.

In einem Ionengitter interagieren so viele Ionen elektrostatisch miteinander. Wie kann dann die Stärke der Ionenbindung bestimmt werden? Die Idee der Gitterenergie könnte verwendet werden, aber Vergleiche mit Gitterenergie wären nur dann sinnvoll, wenn wir zwischen Ionengittern vergleichen. Es kann nicht zum Vergleich mit kovalenten Bindungen verwendet werden!

Betrachten Sie die Bindungsdissoziationsenergie von $ \ ce {H-H} $ und die Gitterenergie von Natriumchlorid. Die BDE von $ \ ce {H-H} $ beträgt $ \ ce {+ 436 kJ / mol} $, während die Gitterenergie von $ \ ce {NaCl} $ $ \ ce {+ 786 kJ / mol} $ beträgt. Beide sind in „pro Mol von etwas“. Aber dieses „Etwas“ ist in jedem Fall anders. Im Fall von Wasserstoff wäre dieses „Etwas“ die $ \ ce {HH} $ -Bindung, aber im Fall der ionischen Verbindung $ \ ce {NaCl} $ ist dieses „Etwas“ das $ \ ce {NaCl} $ Formeleinheit. Und das ist nicht dasselbe wie „pro Mol Ionenbindungen zwischen $ \ ce {Na ^ +} $ und $ \ ce {Cl ^ -} $“.Die Ionenbindungsstärke ist nicht so einfach zu bestimmen, da sich jedes Ion in einer elektrostatischen Umgebung befindet, die von allen anderen Ionen um es herum beeinflusst wird. Die gleiche Idee kann auf metallische Bindungen angewendet werden.

Im Wesentlichen gehe ich davon aus, dass es keine Grundlage für einen fairen Vergleich zwischen metallischen, ionischen und kovalenten Bindungen hinsichtlich ihrer Bindungsstärken gibt.