Иондық байланыс
Менделеевтің периодтық кестесінде инертті газдармен бір периодта орналасқан атомдар электрондар беріп немесе қосып алу қабілетіне ие. Инертті газдардан кейін орналасқан сілтілік металдар атомдарының валенттік электрондары толығымен толтырылған қабаттан тыс қозғалады және ядромен байланысы нашар. Инертті газдардың алдында тұрған галоидтардың сыртқы қабаты толығымен толу үшін бір электрон жетіспейді. Сондықтан, олар қосымша электронды қосып алуға бейім.
Кәдімгі металдар мен галоидтар арасындағы байланыс мына түрде жүреді.
1.4- сурет
Алдымен екі атомда да зарядталу болады, электрон металл атомынан галоид атомына ауысады. Металл атомы оң ионға, ал галоид атомы теріс ионға айналады. Бұл иондар зарядтары әр аттас, олар Кулон заңына сәйкес өзара әсерлеседі. Осындай байланыс иондық немесе полярлық деп аталады.
Бір-бірінен қашықтықта орналасқан иондардың тартылыс энергиясы мынаған тең:
(1.6)
мұндағы
-
иондар заряды.
1.4
- суреттегі 1-ші қисықпен
-дың
-ға
тәуелділігі кескінделген.
кеміген сайын энергия өзінің абсолют
шамасына дейін артады және
болғанда шексіздікке ұмтылады. Тартылыс
күші әсерінен иондар бір-біріне максимал
қашықтыққа жақындауға тырысады. Бірақ
та, тебіліс күші бөгет жасайды, олар
өте жақын қашықтықтарда пайда болады
және ара қашықтық азайған сайын, өте
тез артады. 1.4-суреттегі 2-ші қисық тебіліс
энергиясын
көрсетеді. Борн және басқа зерттеушілер
тебіліс энергиясын келесі қатынаспен
өрнектеді:
(1.7)
мүндағы
- тұрақтылар.
Иондардың қорытқы өзара әсерлесу энергиясы мынаған тең:
(1.8)
1.4
–суретте бұл энергияны 3-ші қисық
көрсетеді, ол
болғанда минимумдар арқылы өтеді; бұл
минимумның түбі
-ты
береді, ал
-
молекуладағы иондардың ара қашықтығы.
Тепе-теңдік күйде
болғанда тартылыс күші
,
тебіліс күші
тең
екенін ескерсек, онда (1.8) теңдеу мына
түрге келеді:
(1.9)
молекулалардан
тұратын тордың энергиясы:
(1.10)
мұндағы А — берілген молекуланың кристалдағы көршілес молекулалармен өзара әсерлесу энергиясын ескеретін Маделунг тұрақтысы.
1.3 – кесте
Кристалдар |
|
|
Тәжірибелік |
теориялық |
|
Хлорлы
натрий
|
-752 |
-754 |
Иодты
калий
|
-650 |
-630 |
Бромды
рубидий
|
-635 |
-645 |
Иодты
цезий
|
-595 |
-585 |
1.3 – кестеде мысал ретінде, иондық кристалдардың байланыс энергияларының тәжірибелік және (1.10) теңдеу арқылы табылған мәндері берілген. Ауытқулар 1—2% артпайды, ол тәжірибе нәтижелерінің теориямен сәйкес келетінін көрсетеді.