Czy wiązania metaliczne / jonowe są słabsze niż wiązania kowalencyjne?

Kwarc i diament to silniejsze substancje, ponieważ ich cząsteczki tworzą sieciowe struktury kowalencyjne. Struktury te tworzą strukturę podobną do sieci, podobnie jak związki jonowe.

Ta sieć molekularna jest również powodem, dla którego diament i kwarc tworzą struktury krystaliczne, tak jak można zobaczyć w substancjach jonowych, takich jak NaCl. Niektóre inne struktury, którym możesz chcieć przyjrzeć się, to grafit i grafen, które są alotropami węgla (alotropy to po prostu różne układy molekularne pierwiastka).

Struktura sieci łączy się, tworząc substancja silniejsza niż zwykłe substancje związane kowalencyjnie.

Odpowiadając na twoje pytanie, substancje ze standardowymi wiązaniami kowalencyjnymi wydają się być słabsze niż te z wiązaniami jonowymi, ponieważ wiązania jonowe mają tendencję do tworzenia struktury sieciowej, co sprawia, że o wiele silniejszy. Można to zobaczyć w fakcie, że temperatury wrzenia soli jonowych są znacznie wyższe niż w przypadku substancji kowalencyjnych, takich jak woda. Jednak gdy wiązania kowalencyjne tworzą sieciowe struktury kowalencyjne, atomy łączą się, tworząc pojedynczą makrocząsteczkę, która jest znacznie silniejszy niż pojedyncze wiązania kowalencyjne.

Komentarze

• Twoje wyjaśnienie nie wydaje się ' wyjaśniać tego, co mówisz. Tłumaczysz na podstawie faktu, że związki jonowe tworzą struktury sieciowe w stanie stałym, ale potem piszesz, że temperatury wrzenia soli jonowych są wyższe. W stanie ciekłym wiązania jonowe zostały już zerwane. Więc kiedy wspominasz o temperaturze wrzenia soli jonowych, nie ma związku z siłą wiązania jonowego.
• @TanYongBoon, użyłem temperatur wrzenia, ponieważ uważałem, że są one najbardziej porównywalne z prawdziwą energią wymaganą do rozerwać poszczególne wiązania jonowe (przynajmniej w stosunku do temperatur topnienia). Mamy tendencję do mierzenia siły oddziaływań jonowych za pomocą energii sieci krystalicznej, która jest definiowana jako energia wymagana na mol substancji jonowej do przekształcenia ciała stałego w składowe jony gazowe. Liczba ta odpowiada jednak zarówno energii sublimacji, jak i entalpii indywidualnej więzi. Korzystanie z temperatur wrzenia pozwala nam przynajmniej uniknąć porównywania entalpii topnienia i bardziej bezpośrednio porównywać entalpie wiązania.
• @TanYongBoon oczywiście kratownicowy charakter związków jonowych z konieczności komplikuje porównanie.

To, czego nauczyłeś się na zajęciach z mineralogii, było poprawne; spadek siły wiązania w następującej kolejności kowalencyjne> jonowe> metaliczne. Uzasadnienie tego jest następujące. W wiązaniach kowalencyjnych, takich jak w metanie i tlenie, elektrony walencyjne są wspólne dla atomów zaangażowanych w wiązanie i one (elektrony) spędzają większość czasu w obszarze między jądrami zaangażowanymi w wiązanie; to tworzy silną więź. W materiałach jonowych, takich jak chlorek sodu, elektrony są przekazywane z jednego (elektrododatniego) atomu do drugiego (elektroujemnego) atomu, aby atomy uzyskały wypełnioną strukturę powłoki. Atomy jonowe są przyciągane do siebie przez przyciąganie elektrostatyczne i powstające sieci krystaliczne. Wiązania utworzone przez przyciąganie elektrostatyczne nie są tak silne, jak te powstałe w wyniku kowalencyjnego współdzielenia elektronów. Wreszcie, w metalach najbardziej zewnętrzne elektrony są oddawane lub „gromadzone” w strukturze pasmowej, która istnieje w metalach.Elektrony mogą swobodnie podróżować na duże odległości (stąd przewodnictwo metali) i służą jako klej do utrzymywania razem wszystkich dodatnio naładowanych jąder metali. Tak więc w przypadku metali nie ma znaczących wiązań metal-metal i dlatego są one najsłabsze.

Komentarze

• Jak omówiono w innym pytaniu , z całym szacunkiem nie zgadzam się z tym Wiązania jonowe nie są tak silne jak kowalencyjne.
• W powyższym pytaniu zauważysz, że największa siła wiązania kowalencyjnego wynosi 945 kJ / mol w $ \ ce {N2} $. Podczas gdy siła wiązania jonowego w $ \ ce {LiF} $, która powinna reprezentować jedno z silniejszych wiązań jonowych ( patrz tutaj ), wynosi tylko 577 kJ / mol. Więc przynajmniej porównując silniejsze wiązania kowalencyjne i jonowe, wiązania kowalencyjne są silniejsze. Może mógłbyś podać dane BDE również dla bardziej przeciętnych wiązań kowalencyjnych i jonowych i zobaczymy, które są silniejsze w tej dziedzinie.
• Dodałem także kilka komentarzy na temat innych wiązań kowalencyjnych. Ale myślę, że to głupie ' zlecenie. Wspaniałe spostrzeżenie Paulinga polegało na tym, że każde wiązanie z różnymi atomami będzie miało co najmniej trochę jonowego / elektrostatycznego składnika. Rzeczywiście, artykuł, do którego odniosłem się w mojej odpowiedzi, sugeruje, że wiele wiązań jest silnie kowalencyjnych i silnie jonowych.

To zależy, ponieważ w przypadku wiązań kowalencyjnych istnieją dwa typy wiązań, sieciowe lub molekularne, lub, jak to również się nazywa, polarne kowalencyjne i niepolarne kowalencyjne. Ale sieć kowalencyjna składa się z rozległej sieci między atomami, a każdy z nich jest połączony, a większość składa się z jednego elementu.

Weźmy na przykład diament, który składa się tylko z węgla, ale ponieważ atomy są połączone ze sobą i nie mają wiązań między cząsteczkami, jak na przykład sól, która jest wiązaniem jonowym, trudniej jest złamać. Jednakże, gdyby było to molekularne wiązanie kowalencyjne, to cała historia jest inna, ponieważ są one zwykle bardzo słabymi wiązaniami i łatwo pękają jak cukier lub inaczej znane jako glukoza, sacharoza nie ma znaczenia, nadal jest to kowalencyjne wiązanie molekularne, ponieważ mają cząsteczki, podczas gdy diament jest technicznie jedną dużą cząsteczką.

Ale ponieważ cukier ma wiele wiązań między sobą, cząsteczka jest słabsza niż wiązania między samymi elementami, to jest naprawdę słaba.

Okazuje się, że jest to bezsensowne pytanie. Wiązania chemiczne obejmują całą gamę od bardzo silnych do bardzo słabych, o czym świadczy ilości energii potrzebnej do ich rozbicia. Próba stwierdzenia, że wiązania, które są jonowe lub kowalencyjne są silniejsze, jest dużym błędem, zaczynając od faktu, że „jonowe” i „kowalencyjne” są tylko hipotetycznymi skrajnościami kontinuum wiązania i mogą być uważane za „idealne”. Rzeczywiste więzi leżą wzdłuż kontinuum i mają charakterystyczne z obu idealnych typów wiązań. Dlatego w studium chemii nie ma miejsca na Twoje pierwotne pytanie.

Komentarze

• Jest to powracający problem ze względu na fakt, że kursy podstawowe ( i nauczyciele tego) udają, że po prostu porządkują więzi według ich siły. Dodaj do tego fakt, że wiązania jonowe tracą swoją siłę w wodzie (przypadek konia roboczego dla większości, jeśli nie wszystkich chemików), a wtedy natrafisz na fakt, że nawet tutaj wielu twierdzi, że wiązanie kowalencyjne jest samo w sobie silniejsze niż jonowe.

Nie myl siły wiąże się z siłą sił, które utrzymują razem krystaliczne ciała stałe

Jest powód, dla którego lekcje, których nauczyłeś się z chemii, różnią się od lekcji z mineralogii : nie mówią o tych samych rzeczach.

Problem polega na tym, że w mineralogii wiązania, o których mówią, są wiązaniami, które utrzymują kryształy razem, ale w chemii często mówi się o wiązaniach, które utrzymują cząsteczki razem, a nie kryształy utworzone z cząsteczek.

To rozróżnienie jest ważne. Ogromna większość kryształów w chemii składa się z oddzielnych cząsteczek trzymanych razem b y słabsze siły międzycząsteczkowe (czasami nazywane wiązaniami van Der Waalsa). Są one dość słabe w porównaniu z wiązaniami kowalencyjnymi i powodują kryształy, które są słabe i mają niskie temperatury topnienia. Więc chemik może przyjrzeć się związkom, w których wiązanie w cząsteczkach jest kowalencyjne i uogólnić, że zazwyczaj tworzą one kryształy znacznie słabsze niż metale lub związki jonowe. Dzieje się tak dlatego, że wiązania, które tworzą kryształy nie są kowalencyjne.

Mineralog będzie głównie przyglądał się związkom, które nie są zbudowane z oddzielnych cząsteczek, ale są zbudowane z sieci jonowych lub kowalencyjnych. sieci (lub obie).Nie ma molekuł diamentu, kryształ jest ciałem stałym utrzymywanym razem przez (prawie) nieskończony układ wiązań kowalencyjnych C-C, ponieważ krzemionka jest trzymana razem przez nieskończony układ wiązań O-Si-O. Inne minerały to mieszanka tych dwóch z wieloma krzemianami zawierającymi na przykład warstwy struktur O-Si-O z różnymi jonami pomiędzy nimi. Tak więc dla mineraloga wiązania kowalencyjne wyglądają na mocne w porównaniu z innymi typami wiązań. Wiązania jonowe są silne, ale nie tak silne, jak czysto kowalencyjne ciała stałe w sieci.

A problem dodatkowo komplikują definicje siły, które są zbyt wąskie. Czy metale są mocniejsze czy słabsze niż struktury diamentowe? To zależy, co masz na myśli mówiąc o sile. Diament jest twardszy niż jakikolwiek metal, ale jest też bardziej kruchy. Jeśli liczy się odporność na uderzenie ostrym przedmiotem, każdego dnia wybierz przedmiot z plastycznego metalu zamiast diamentu. Dzieje się tak, ponieważ struktura krystaliczna w niektórych metalach może pochłaniać energię poprzez reorganizację defektów kryształów, a nie przez rozrywanie wiązań (prawie jedyna opcja w przypadku krzemionki lub diamentu). Zatem w pewnym sensie metale są silniejsze niż kowalencyjne ciała stałe.

Ogólna lekcja polega na tym, aby uważać na definicje. Nie ma dobrego uogólnienia wytrzymałości kryształów na podstawie typów wiązań. Bądź ostrożny, czy mówisz o wiązaniach wewnątrz składników kryształu (molekułach), czy o wiązaniach, które utrzymują te składniki razem (wiele związków „kowalencyjnych” składa się z kryształów, w których cząsteczki są utrzymywane razem przez znacznie słabsze siły). Nie zapominaj, że wiele minerałów ma zarówno wiązanie jonowe, jak i kowalencyjne. I konkretnie określ, co masz na myśli przez „siłę” (np. Uprząż to nie to samo, co odporność na uderzenia).

Wiązania jonowe i metaliczne są słabsze niż wiązania kowalencyjne. To prawda, dlatego kryształ kowalencyjny jest znacznie twardszy niż kryształ / polikrystal jonowy i metaliczny.

Drugie stwierdzenie jest błędne, ponieważ po pierwsze temperatura topnienia nie jest proporcjonalna do siły wiązania chemicznego. Jest więcej czynników, takich jak elastyczność cząsteczek. Zamiast tego temperatura wrzenia jest bardziej proporcjonalna.

Co ważniejsze, siły między cząstkami, które mają być porównywane między związkiem organicznym a związkiem jonowym i metalicznym, to NOT wśród wiązanie kowalencyjne vs wiązanie jonowe vs wiązanie metaliczne. Należy do siła międzycząsteczkowa (dipol-dipol, wiązanie H, wiązanie Van der waalsa) vs wiązanie jonowe vs wiązanie metaliczne. A ta pierwsza jest na pewno dużo słabsza od drugiej i trzeciej. Zatem temperatura wrzenia związków organicznych jest znacznie niższa.

Nie jestem pewien, jaki konsensus został osiągnięty chemików na całym świecie, ale chciałbym tylko zaoferować moje dwa centy w tej kwestii. To pytanie zawsze było pytaniem, którym moi nauczyciele zawsze się zajmowali, gdy uczą wiązania chemicznego, a ich odpowiedź zawsze była taka sama:

Porównanie nie jest sprawiedliwe, ponieważ te obligacje są ostatecznie bardzo zmienne pod względem siły.

Zgadzam się z tym, ale pozwól mi przedstawić moją perspektywę w tej kwestii.

Siła wiązań kowalencyjnych w prostych substancjach molekularnych (jak również w gigantycznych strukturach sieciowych) może być łatwo określone. W ten sposób energie wiązań większości wiązań kowalencyjnych są dobrze znane i można je łatwo wykorzystać do takich porównań energii wiązań. Jednak siła wiązań jonowych i wiązań metalicznych nie jest Tak wyraźne.

Z definicji, wiązanie jonowe jest elektrostatyczną siłą przyciągania pomiędzy dodatnio i ujemnie naładowanymi jonami w sieci jonowej, podczas gdy wiązanie metaliczne jest elektrostatyczną siłą przyciągania pomiędzy dodatnio naładowanymi jonami metalu i otaczającymi elektronami.

W sieci jonowej jest tak wiele jonów oddziałujących ze sobą elektrostatycznie. Jak więc można określić siłę wiązania jonowego? Można by wykorzystać ideę energii sieci, ale porównania dokonywane przy użyciu energii sieci miałyby sens tylko wtedy, gdy porównujemy sieci jonowe. Nie można go porównać z wiązaniami kowalencyjnymi!

Rozważ energię dysocjacji wiązania $ \ ce {H-H} $ i energię sieci krystalicznej chlorku sodu. BDE $ \ ce {H-H} $ wynosi $ \ ce {+ 436 kJ / mol} $, podczas gdy energia sieci $ \ ce {NaCl} $ wynosi $ \ ce {+ 786 kJ / mol} $. Obydwa odnoszą się do „na mol czegoś”. Ale to „coś” jest w każdym przypadku inne. W przypadku wodoru tym „czymś” byłoby wiązanie $ \ ce {HH} $, ale w przypadku związku jonowego $ \ ce {NaCl} $ tym „czymś” jest $ \ ce {NaCl} $ jednostka formuły. I to nie to samo, co „na mol wiązań jonowych między $ \ ce {Na ^ +} $ a $ \ ce {Cl ^ -} $”.Siła wiązania jonowego nie jest tak łatwa do określenia, ponieważ każdy jon znajduje się w środowisku elektrostatycznym, na które wpływają wszystkie inne jony wokół niego. Ten sam pomysł można zastosować do wiązań metalicznych.

Zasadniczo uważam, że nie ma podstaw do rzetelnego porównania między wiązaniami metalicznymi, jonowymi i kowalencyjnymi pod względem ich siły wiązania.