31

1. Ионная связь. Механизм образования ионной связи. Свойства ионной связи. Достоинства и недостатки теории ионной связи.

Свойства: В отличие от ковалентной связи ионная связь не обладает насыщаемостью.  Прочность ионных связей.  Вещества с ионными связями в молекулах, как правило, имеют более высокие температуры кипения и плавления

Ионная связь не имеет определенной пространственной направленности, так как электрическое поле иона обладает сферической симметрией и одинаково убывает с расстоянием в любом направлении. Поэтому взаимодействие ионов не зависит от направления. Создаваемое ионами в окружающем пространстве электрическое поле тем сильнее, чем выше заряд иона и меньше его радиус.

Вследствие сферической симметрии электрического поля иона 2 разноименных иона, притянувшись друг к другу, сохраняют способность электростатически взаимодействовать с другими ионами. Именно поэтому данный ион может координировать вокруг себя еще некоторое число ионов противоположного знака.

2

Взаимодействие некоторых металлов с водными растворами щелочей

 

Щелочами металлы окисляться не могут, так как ионы щелочных металлов – одни из самых слабых окислителей в водных растворах. Однако в присутствии щелочей окисляющее действие воды может значительно возрастать. При окислении металлов водой образуется гидроксид и водород. Если характер оксида и гидроксида амфотерный, то они будут растворяться в щелочном растворе. В результате пассивные в чистой воде металлы могут энергично взаимодействовать с растворами щелочей.

Такое поведение характерно для следующей группы металлов:

Be, Al, Ga, Zn, Sn, Pb, Cr

На поверхности этих металлов присутствуют естественные оксидные пленки, нерастворимые в воде. При обычных условиях и даже при нагревании они защищают металл от контакта с ионами H⁺ и, следовательно, от возможности окисления.

Оксидные пленки этих металлов обладают амфотерными свойствами (способны реагировать как с кислотами, так и с щелочами) и химически растворяются щелочами:

Al₂O₃ + 2 NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

После растворения амфотерного оксида в щелочи металл реагирует с водой по схеме взаимодействия активного металла. При этом происходит образование амфотерного гидроксида:

2 Al + 6 H₂O → 2 Al(OH)₃↓ + 3 H₂↑    (1)

Но на этом процесс не останавливается, далее следует взаимодействие амфотерного гидроксида со щелочью:

2 Al(OH)₃ + 2 NaOH → 2 Na[Al(OH)₄]   (2)

Образуется гидроксокомплекс, в котором число гидроксильных групп OH^- соответствует координационному числу (КЧ) иона металла. Для алюминия КЧ=4.

Суммарный процесс [(1)+(2)] взаимодействия алюминия с раствором щелочи можно выразить следующим уравнением:

2 Al + 6 H₂O + 2 NaOH → 2 Na[Al(OH)₄] + 3 H₂

Таким образом, роль окислителя выполняют ионы водорода H⁺ из воды. Щелочь создает условия протекания этого процесса химически, растворяя сначала оксидную пленку, а затем и амфотерный гидроксид.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 32

1. Возникновение двойного электрического слоя на границе металл-раствор. Электродный потенциал.

2. Сдвиг химического равновесия. Принцип Ле-Шателье.

32 Гальванические элементы Возникновение двойного электрического слоя на границе металла и раствора

Общие свойства металлов:

• электропроводность,

• теплопроводность,

• пластичность

- обусловлены типом химической связи в металлах, которая так и называется металлическая связь.

Суть металлической связи заключается в том, что часть атомов в металле теряет свои валентные электроны, превращаясь в ионы.

Таким образом, в узлах кристаллической решетки любого металла располагаются как нейтральные атомы, так и положительные ионы. Потерянные электроны располагаются в междоузлиях, образуя так называемый коллективный электронный газ, рис.1.

Рис.1

Ионы металла, располагающиеся на его границе, гидратируются молекулами воды:

 

, рис.2.

 

Рис.2

Под влиянием всевозможных видов движения гидратированные ионы отрываются от металла и уходят в воду:

На границе металла и воды возникает двойной электрический слой, т.е. скачок потенциала U_p,В, который называется равновесным электродным потенциалом.

Знак потенциала определяется по заряду металла. Количество ионов металла, содержащихся в литре насыщенного раствора, называется растворимостью металла.

По величине растворимости металлы подразделяются на:

• активные,

• пассивныe.