In de mineralogieklas leerde ik dat metallische en ionische bindingen zwakker zijn dan covalente bindingen en dat daarom kwarts en diamant zon hoge hardheidswaarde hebben. In de les organische chemie leerde ik echter dat covalente bindingen zwakker zijn dan metallische en ionische bindingen, dus organische stoffen hebben een veel lager smeltpunt dan dat van metalen en ionische verbindingen.
Wat krijg ik verkeerd? Zijn ionische en metalen bindingen zwakker dan covalente bindingen of niet?
Opmerkingen
- U ‘ re eigenlijk een intermoleculaire kracht vergelijken met een intramoleculaire kracht.
- Het probleem met deze ” sterkte ” is niet goed gedefinieerd, en je leraren gebruiken het op een andere manier. Wanneer de dissociatie-energieën van bindingen worden vergeleken, kunnen ionische bindingen behoorlijk sterk zijn, to0: opentextbc.ca/chemistry/chapter/…
- Er is hier extra verwarring, aangezien verbindingen die bestaan uit covalente moleculen geen ‘ kristallen maken op basis van verbondsbinding: de kristallen worden gevormd door zwakkere dispersiekrachten (van der Waals-krachten ) tussen de discrete moleculen. Dit zijn beslist zwakker dan ionische bindingen of de covalente bindingen in vaste stoffen zoals diamant, waar elk atoom een covalente binding heeft met andere atomen.
Antwoord
Kwarts en diamant zijn sterkere stoffen omdat hun moleculen covalente netwerkstructuren vormen. Deze structuren vormen een roostervormige structuur, ongeveer hetzelfde als ionische verbindingen.
Dit moleculaire netwerk is ook de reden dat diamant en kwarts een kristallijne structuur vormen, net zoals je zou zien in ionische substanties zoals NaCl. Enkele andere structuren die u misschien wilt onderzoeken, zijn grafiet en grafeen, die beide allotropen van koolstof zijn (allotropen zijn, simpel gezegd, verschillende moleculaire rangschikkingen van een element).
De netwerkstructuur combineert om de stof sterker dan normale covalente gebonden stoffen.
Dus om je vraag te beantwoorden, stoffen met standaard covalente bindingen lijken zwakker te zijn dan die met ionische bindingen omdat de ionische bindingen de neiging hebben om een roosterstructuur te vormen, waardoor ze veel sterker. Je kunt dit zien aan het feit dat de kookpunten van ionische zouten veel hoger zijn dan die van een covalente substantie zoals water. Wanneer covalente bindingen echter covalente netwerkstructuren vormen, combineren atomen om een enkelvoudig macromolecuul te vormen dat veel sterker dan enkelvoudige covalente bindingen.
Opmerkingen
- Uw uitleg lijkt niet ‘ te verklaren wat u zegt. Je legt uit met behulp van het feit dat ionische verbindingen roosterstructuren vormen in de vaste toestand, maar je schrijft vervolgens dat de kookpunten van ionische zouten hoger zijn. In vloeibare toestand zijn de ionische bindingen al verbroken. Dus als je het kookpunt van ionische zouten noemt, is er geen verband met de sterkte van de ionische binding.
- @TanYongBoon, ik gebruikte kookpunten omdat ik vond dat ze het meest vergelijkbaar zijn met de werkelijke energie die nodig is om verbreek de individuele ionische bindingen (vs. smeltpunten, tenminste). We hebben de neiging om de sterkte van ionische interacties te meten door middel van rooster-energie, die wordt gedefinieerd als de energie die nodig is per mol ionische stof om de vaste stof om te zetten in gasvormige ionen waaruit de stof bestaat. Dit aantal verklaart echter zowel de sublimatie-energie als de individuele bindingsenthalpie. Door kookpunten te gebruiken, kunnen we dus in ieder geval vermijden om smeltenthalpieën te vergelijken en de bindingsenthalpieën directer te vergelijken.
- @TanYongBoon natuurlijk bemoeilijkt de roosterkarakteristiek van ionische verbindingen de vergelijking noodzakelijkerwijs.
Antwoord
Wat je leerde in je mineralogieklasse was correct; hechtsterkte afnemen in de volgende volgorde covalent> ionisch> metaalachtig. De redenering hiervoor is als volgt. In covalente bindingen, zoals die in methaan en zuurstof, worden de valentie-elektronen gedeeld tussen de atomen die bij de binding betrokken zijn en zij (de elektronen) brengen het grootste deel van hun tijd door in het gebied tussen de kernen die bij de binding betrokken zijn; dit zorgt voor een sterke band. In ionische materialen zoals natriumchloride worden de elektronen gedoneerd van het ene (het elektropositieve) atoom naar het andere (het elektronegatieve) atoom om ervoor te zorgen dat de atomen een gevulde schilstructuur krijgen. De ionische atomen worden tot elkaar aangetrokken door elektrostatische aantrekking en de kristalroosters die worden gevormd. De bindingen gevormd door elektrostatische aantrekking zijn niet zo sterk als die gevormd door het covalent delen van elektronen. Ten slotte worden in metalen de buitenste elektronen gedoneerd of “gepoold” in de bandstructuur die in metalen bestaat.De elektronen zijn vrij om grote afstanden af te leggen (vandaar de geleidbaarheid van metalen) en dienen als lijm om alle positief geladen metaalkernen bij elkaar te houden. Dus in het geval van metalen zijn er geen significante metaal-metaalbindingen en deze bindingen zijn daarom het zwakst.
Opmerkingen
- Zoals besproken in een andere vraag , ben ik het er respectvol mee oneens met ionische bindingen zijn niet zo sterk als covalente bindingen.
- In de hierboven genoemde vraag merk je op dat de grootste covalente bindingssterkte 945 kJ / mol in $ \ ce {N2} $ is. Terwijl de ionische bindingssterkte in $ \ ce {LiF} $, die een van de sterkere ionische bindingen zou moeten vertegenwoordigen ( zie hier ), slechts 577 kJ / mol is. Dus als je de sterkere covalente en ionische bindingen vergelijkt, zijn covalente bindingen sterker. Misschien kunt u ook BDE-gegevens verstrekken voor meer gemiddelde covalente en ionische bindingen en kunnen we zien welke sterker zijn op dat gebied.
- Ik heb ook enkele opmerkingen toegevoegd over andere covalente bindingen. Maar ik denk dat dit een dwaze ‘ boodschap is. Het grote inzicht van Pauling was dat elke binding met verschillende atomen ten minste enige ionische / elektrostatische component zal hebben. Een artikel waarnaar ik in mijn antwoord verwees, suggereert inderdaad dat veel bindingen sterk covalent en sterk ionisch zijn.
Antwoord
Het hangt ervan af, want voor covalent zijn er twee soorten bindingen, netwerk of moleculair, of zoals ik het ook heb gehoord, polair covalent en niet polair covalent. Maar covalent netwerk bestaat uit een enorm netwerk tussen de atomen en elk is met elkaar verbonden, en ze bestaan meestal uit één element.
Neem bijvoorbeeld een diamant, deze bestaat alleen uit koolstof, maar aangezien de atomen met elkaar zijn verbonden en geen binding hebben tussen moleculen, zoals bijvoorbeeld zout, dat een ionische binding is, is moeilijker te breken. Als het echter een moleculaire covalente binding was, dan is het hele verhaal anders, omdat het meestal erg zwakke bindingen zijn en gemakkelijk verbroken kunnen worden zoals suiker of ook wel bekend staat als glucose, sucrose doet er niet toe, het is nog steeds een covalente moleculaire binding omdat ze hebben moleculen terwijl een diamant technisch gezien één groot molecuul is.
Maar aangezien suiker een veelvoud heeft, is de binding tussen de andere moleculen zwakker dan de bindingen tussen de elementen zelf, dus het is echt zwak.
Antwoord
Dit blijkt een onzinnige vraag te zijn. Chemische bindingen lopen over het hele gamma van zeer sterk tot zeer zwak, zoals blijkt uit de hoeveelheid energie die nodig is om ze te doorbreken. Proberen te zeggen dat bindingen die óf ionisch óf covalent zijn, sterker zijn, is een grote vergissing, te beginnen met het feit dat ‘ionisch’ en ‘covalent’ slechts de hypothetische extremen zijn van het bindingscontinuüm en beschouwd als “ideale” banden. Echte banden liggen langs het continuüm en hebben karakteristieken s van beide ideale bindingstypen. Daarom past uw oorspronkelijke vraag niet in de studie scheikunde.
Opmerkingen
- Het is een terugkerende kwestie vanwege het feit dat basiscursussen ( en de leraren daarvan) doen alsof ze eenvoudigweg banden ordenen in termen van hun kracht. Tel daarbij op dat ionische bindingen hun kracht verliezen in water (een werkpaard voor de meeste, zo niet alle scheikundigen) en dan kom je tegen het feit aan dat zelfs hier velen beweren dat een covalente binding op zichzelf sterker is dan een ionische.
Antwoord
Verwar de kracht van verbindt met de kracht van de krachten die kristallijne vaste stoffen bij elkaar houden
Er is een reden waarom de lessen die je uit scheikunde hebt geleerd anders zijn dan de lessen die je hebt geleerd in mineralogie : ze hebben het niet over dezelfde dingen.
Het probleem is dat mineralogie de bindingen waarover ze praten de bindingen zijn die kristallen bij elkaar houden, maar in de chemie wordt vaak gesproken over de bindingen die de moleculen samen, niet de kristallen gemaakt van de moleculen.
Dit onderscheid is belangrijk. De overgrote meerderheid van kristallen in de chemie bestaat uit afzonderlijke moleculen die bij elkaar worden gehouden y zwakkere intermoleculaire krachten (ook wel van der Waals-bindingen genoemd). Deze zijn vrij zwak in vergelijking met covalente bindingen en resulteren in kristallen die zwak zijn en een laag smeltpunt hebben. Dus een chemicus kan naar verbindingen kijken waarbij de binding in de moleculen covalent is en de generalisatie maken dat ze typisch kristallen vormen veel zwakker dan metalen of ionische verbindingen. Maar dat komt omdat de bindingen die de kristallen maken niet covalent zijn.
Een mineraloog zal meestal kijken naar verbindingen die niet zijn gemaakt van afzonderlijke moleculen maar zijn gemaakt van ionische of covalente netwerken (of beide).Er zijn geen diamantmoleculen, het kristal is een netwerk dat vast wordt gehouden door een (bijna) oneindige reeks van C-C covalente bindingen, zoals silica bij elkaar wordt gehouden door een oneindige reeks van O-Si-O bindingen. Andere mineralen zijn een mix van de twee met veel silicaten die bijvoorbeeld vellen O-Si-O-structuren bevatten met een verscheidenheid aan ionen ertussen. Dus voor een mineraloog zien covalente bindingen er sterk uit in vergelijking met andere soorten bindingen. Ionische bindingen zijn sterk, maar niet zo sterk als zuiver covalente netwerkvaste lichamen.
En het probleem wordt nog gecompliceerder door definities van sterkte die te smal zijn. Zijn metalen sterker of zwakker dan diamantachtige structuren? Het hangt ervan af wat je met kracht bedoelt. Diamant is harder dan welk metaal dan ook, maar het is ook brozer. Als de veerkracht om met een scherp voorwerp te worden geraakt van belang is, kies dan elke dag een ductiel metalen voorwerp boven een diamant. Dit gebeurt omdat de kristalstructuur in sommige metalen energie kan absorberen door kristaldefecten te reorganiseren in plaats van door bindingen te verbrijzelen (vrijwel de enige optie in silica of diamant). Dus in zekere zin zijn metalen sterker dan covalente vaste stoffen.
De algemene les is om voorzichtig te zijn met definities. Er is geen goede generalisatie van kristalsterkte op basis van bindingstypen. Wees voorzichtig of je het nu hebt over de bindingen in de componenten van het kristal (moleculen) of de bindingen die die componenten bij elkaar houden (veel “covalente” verbindingen bestaan uit kristallen waar moleculen bij elkaar worden gehouden door veel zwakkere krachten). Vergeet niet dat veel mineralen zowel een ionische als een covalente binding hebben. En wees specifiek over wat u bedoelt met “kracht” (bijv. Harnas is niet hetzelfde als veerkracht bij impact).
Antwoord
Ionische en metallische bindingen zijn zwakker dan covalente bindingen. Dit is correct, daarom is covalent kristal veel harder dan ionisch en metallisch kristal / polykristal.
De tweede bewering is onjuist, omdat het smeltpunt in de eerste plaats niet evenredig is met de sterkte van de chemische binding. Er zijn meer factoren zoals de flexibiliteit van moleculen. Het kookpunt is in plaats daarvan proportioneler.
Belangrijker is dat de de krachten tussen de deeltjes die moeten worden vergeleken tussen de organische verbinding versus de ionische versus metallische verbinding is NIET tussen covalente binding vs ionische binding vs metalen binding. Het is een van intermoleculaire kracht (dipool-dipool, H-binding, Van der waals) versus ionische binding versus metalen binding. En de eerste is zeker veel zwakker dan de tweede en derde. Het kookpunt van organische verbindingen is dus veel lager.
Antwoord
Ik weet niet zeker wat de consensus is die is bereikt bij chemici over de hele wereld, maar ik zou graag mijn twee cent “ter waarde van deze kwestie willen aanbieden. Deze vraag is altijd een vraag geweest die mijn leraren altijd zouden aanpakken als ze lesgeven in chemische binding en hun antwoord is altijd hetzelfde geweest:
Het is niet eerlijk om een vergelijking te maken, aangezien deze bindingen uiteindelijk erg variabel zijn in termen van sterkte.
Daar ben ik het wel mee eens, maar sta me toe mijn perspectief op deze kwestie te geven.
De kracht van covalente bindingen in eenvoudige moleculaire stoffen (evenals die in gigantische netwerkstructuren) kan kunnen gemakkelijk worden bepaald. De bindingsenergieën van de meeste covalente bindingen zijn dus goed bekend en kunnen gemakkelijk worden gebruikt voor dergelijke vergelijkingen van bindingsenergie. De sterkte van ionische bindingen en metaalbindingen is echter niet t zo duidelijk.
Per definitie is de ionische binding de elektrostatische aantrekkingskracht tussen positief en negatief geladen ionen in een ionenrooster, terwijl de metalen binding de elektrostatische aantrekkingskracht is tussen de positief geladen metaalionen en de omringende elektronen.
In een ionenrooster zijn er zoveel ionen die elektrostatisch met elkaar in wisselwerking staan. Hoe kan dan de sterkte van de ionbinding worden bepaald? Het idee van rooster-energie zou kunnen worden gebruikt, maar vergelijkingen gemaakt met behulp van rooster-energie zouden alleen zin hebben als we een vergelijking maken tussen ionenrooster. Het kan niet worden gebruikt om te vergelijken met covalente obligaties!
Beschouw de bindingsdissociatie-energie van $ \ ce {H-H} $ en de rooster-energie van natriumchloride. De BDE van $ \ ce {H-H} $ is $ \ ce {+ 436 kJ / mol} $ terwijl de rooster-energie van $ \ ce {NaCl} $ $ \ ce {+ 786 kJ / mol} $ is. Beide zijn in termen van “per mol van iets”. Maar dat “iets” is in elk geval anders. In het geval van waterstof is dat “iets” de $ \ ce {HH} $ -binding, maar in het geval van de ionische verbinding $ \ ce {NaCl} $ is dat “iets” de $ \ ce {NaCl} $ formule-eenheid. En dat is niet hetzelfde als “per mol ionische bindingen tussen $ \ ce {Na ^ +} $ en $ \ ce {Cl ^ -} $”.De ionische bindingssterkte is niet zo gemakkelijk te bepalen omdat elk ion zich in een elektrostatische omgeving bevindt die wordt beïnvloed door alle andere ionen eromheen. Hetzelfde idee kan worden toegepast op metaalverbindingen.
In wezen is mijn mening dat er geen basis is voor een eerlijke vergelijking tussen metallische, ionische en covalente bindingen in termen van hun bindingssterkte.