Ионные и ковалентные соединения

Все множество химических соединений можно различными способами исходя из различных признаков разбить на два класса. Например, на органические и неорганические, окрашенные и бесцветные, парамагнитные и диамагнитные, ковалентные и ионные. Последнее разбиение не особенно строгое, так как отнести каждое данное соединение к ионным или ковалентным не всегда можно однозначно. Но для дальнейших рассуждений это значения не имеет. Для нас сейчас важно постараться выяснить, как можно создать ионные, а стало быть, твердые при обычных условиях вещества, построенные исключительно (или хотя бы преимущественно) из атомов четырех легких элементов-окислителей: кислорода, фтора, азота и хлора.

В узлах кристаллической решетки простейших ионных соединений расположены однозарядные одноатомные ионы Na⁺ и Cl^, Li⁺ и F^ и т.д. Из одноатомных ионов построен любой из 20 галогенидов щелочных металлов. Ионные соединения имеют высокую температуру плавления и малую летучесть.

Ковалентными называют обычно соединения, кристаллическая решетка которых построена из отдельных нейтральных молекул, между которыми действуют сравнительно слабые межмолекулярные силы Ван-дер-Ваальса. В большинстве случаев ковалентные соединения - это газы, легколетучие жидкости или твердые тела, имеющие низкую энтальпию испарения или сублимации. Примерами таких соединений могут служить окислы азота, окислы хлора, вода, углеводороды, кислород и озон, фториды и оксифториды азота, хлора, серы и т. п. Отметим, что высокая температура плавления и отсутствие летучести отнюдь не служат обязательными признаками ионности соединения. Алмаз, графит, некоторые модификации нитрида бора по тугоплавкости и малой летучести превосходят почти все неорганические вещества, однако эти соединения ковалентные. Только решетка их построена не из дискретных молекул. Упрощенно говоря, каждый кристаллик алмаза - это одна большая молекула; алмаз и кубический нитрид бора имеют структуру объемных полимеров. Графит можно рассматривать как построенный из дискретных молекул, связанных Ван-дер-Ваальсовыми силами, но сами эти молекулы - двумерные полимеры с неопределенно большим молекулярным весом.

Ионные и ковалентные соединения в рассматриваемом здесь смысле составляют меньшую часть неорганических веществ. Большую их часть образуют те, которые имеют ионную структуру, но ионами являются не отдельные атомы, а многоатомные заряженные группировки, внутри которых связь между атомами носит ковалентный характер. Примеры молекулярных ионов всем хорошо известны: NH₄⁺, N₂H₅⁺, N(СН₃)₄⁺, [Со(NH₃)₆]³⁺, [Be(Н₂О)₄]²⁺, СО₃^2-, ВО₂^, АlСl₄^ и т.д. В группе легких элементов имеется довольно много комплексных катионов с центральными атомами Li, Be, Na, Mg, Al, N, С. В молекулярных анионах центральными атомами обычно служат хлор (ClO₄^, СlO₃^, СlO₂^, СlO^), азот (NO₃^, NO₂^, N₃^, N₂O₃^2-, N₂O₂^2-), cepa (SO₄^2-, SO₃^2-, SF₅^, SH^), фосфор (H₂PO₄^, PF₆^, PCl₆^). Молекулы и радикалы, построенные из атомов конца периодов, имеют тенденцию принимать отрицательный заряд и становиться анионами.