Ιοντικοί και ομοιοπολικοί δεσμοί — οι βασικές διαφορές

Ο πιο γρήγορος τρόπος να ξεχωρίσεις τους ιοντικούς από τους ομοιοπολικούς δεσμούς είναι να ρωτήσεις τι κάνουν κυρίως τα ηλεκτρόνια. Αν τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται αρκετά ώστε να σχηματιστούν αντίθετα φορτισμένα ιόντα, ο δεσμός περιγράφεται ως ιοντικός. Αν τα ηλεκτρόνια μοιράζονται ανάμεσα στα άτομα, ο δεσμός περιγράφεται ως ομοιοπολικός.

Σε πολλά εισαγωγικά παραδείγματα, μέταλλο + αμέταλλο δείχνει προς ιοντικό δεσμό και αμέταλλο + αμέταλλο δείχνει προς ομοιοπολικό δεσμό. Αυτό το σύντομο κριτήριο βοηθά, αλλά δεν είναι ο ορισμός. Η πιο αξιόπιστη ιδέα είναι η κατανομή των ηλεκτρονίων.

Ιοντικοί και ομοιοπολικοί δεσμοί με μια ματιά

Ένας ιοντικός δεσμός προσεγγίζεται ως ηλεκτροστατική έλξη ανάμεσα σε ένα κατιόν και ένα ανιόν. Ένας ομοιοπολικός δεσμός προσεγγίζεται ως έλξη δύο ατόμων προς ένα κοινόχρηστο ζεύγος ηλεκτρονίων.

Αυτή η διαφορά συχνά αλλάζει και τη δομή που περιμένεις. Οι ιοντικές ουσίες συνήθως σχηματίζουν εκτεταμένα κρυσταλλικά πλέγματα αντί για ξεχωριστά μικρά μόρια. Οι ομοιοπολικές ουσίες συχνά σχηματίζουν μόρια όπως το νερό, το οξυγόνο ή το διοξείδιο του άνθρακα, αν και ορισμένες ομοιοπολικές ουσίες σχηματίζουν επίσης μεγάλα δίκτυα.

Τι κάνει έναν δεσμό ιοντικό ή ομοιοπολικό

Στο ιοντικό μοντέλο, η ηλεκτρονιακή πυκνότητα μετατοπίζεται αρκετά ώστε το ένα άτομο να θεωρείται θετικά φορτισμένο και το άλλο αρνητικά φορτισμένο. Η εικόνα του δεσμού βασίζεται τότε στην έλξη ανάμεσα σε αυτά τα φορτία.

Στο ομοιοπολικό μοντέλο, τα ηλεκτρόνια δεν θεωρούνται ότι έχουν μεταφερθεί πλήρως. Αντίθετα, τα άτομα μοιράζονται ζεύγη ηλεκτρονίων και οι δύο πυρήνες έλκουν αυτή την κοινή ηλεκτρονιακή πυκνότητα.

Γι’ αυτό οι όροι μεταφορά και μοίρασμα είναι κάτι περισσότερο από λέξεις. Περιγράφουν δύο διαφορετικούς τρόπους με τους οποίους οι χημικοί μοντελοποιούν το πού συγκεντρώνονται τα ηλεκτρόνια.

Οι πραγματικές ουσίες δεν είναι πάντα απόλυτα το ένα ή το άλλο. Ένας δεσμός μπορεί να έχει και ιοντικό και ομοιοπολικό χαρακτήρα, οπότε η διάκριση ιοντικός-ή-ομοιοπολικός είναι καλύτερο να αντιμετωπίζεται ως χρήσιμο μοντέλο, ιδιαίτερα στην εισαγωγική χημεία.

Λυμένο παράδειγμα: χλωριούχο νάτριο έναντι νερού

Το χλωριούχο νάτριο, $\text{NaCl}$, είναι ένα κλασικό παράδειγμα ιοντικής ένωσης. Στο εισαγωγικό μοντέλο, το νάτριο χάνει ένα ηλεκτρόνιο και το χλώριο κερδίζει ένα ηλεκτρόνιο:

$$\text{Na} \to \text{Na}^+ + e^-$$ $$\text{Cl} + e^- \to \text{Cl}^-$$

Η έλξη ανάμεσα στα $\text{Na}^+$ και $\text{Cl}^-$ βοηθά να συγκρατείται το στερεό σε ένα επαναλαμβανόμενο ιοντικό πλέγμα.

Το νερό, $\text{H}_2\text{O}$, είναι διαφορετικό. Το οξυγόνο και το υδρογόνο είναι και τα δύο αμέταλλα, και οι δεσμοί $\text{O}-\text{H}$ θεωρούνται ομοιοπολικοί επειδή τα ηλεκτρόνια μοιράζονται. Το μοίρασμα δεν είναι ίσο, οπότε οι δεσμοί είναι πολικοί ομοιοπολικοί, αλλά παραμένουν ομοιοπολικοί και όχι ιοντικοί.

Αν τα βάλεις δίπλα δίπλα, η αντίθεση είναι ξεκάθαρη. Το χλωριούχο νάτριο προσεγγίζεται ως ιόντα σε πλέγμα, ενώ το νερό προσεγγίζεται ως μόριο με κοινόχρηστα ζεύγη ηλεκτρονίων ανάμεσα στα άτομα.

Συνηθισμένα λάθη

Να θεωρείς ότι μέταλλο συν αμέταλλο είναι ο ορισμός

Αυτό το μοτίβο λειτουργεί συχνά στην εισαγωγική χημεία, αλλά παραμένει ένα σύντομο κριτήριο. Η πιο ουσιαστική εξήγηση αφορά την κατανομή των ηλεκτρονίων, όχι μόνο τις ετικέτες του περιοδικού πίνακα.

Να νομίζεις ότι ομοιοπολικός σημαίνει απόλυτα ίσο μοίρασμα

Ο ομοιοπολικός δεσμός σημαίνει μόνο ότι τα ηλεκτρόνια μοιράζονται. Το μοίρασμα μπορεί να είναι άνισο, κάτι που δίνει πολικούς ομοιοπολικούς δεσμούς.

Να υποθέτεις ότι ιοντικός σημαίνει ένα μικροσκοπικό μόριο δύο ατόμων

Για ένα στερεό όπως το χλωριούχο νάτριο, η καλύτερη εικόνα είναι ένα μεγάλο επαναλαμβανόμενο ιοντικό πλέγμα, όχι ένα σύνολο από απομονωμένα μικρά μόρια.

Πότε βοηθά αυτή η διαφορά

Η διάκριση ανάμεσα σε ιοντικό και ομοιοπολικό δεσμό βοηθά όταν θέλεις μια πρώτη εκτίμηση για τη δομή και τις ιδιότητες. Για παράδειγμα, τα ιοντικά στερεά έχουν συχνά υψηλά σημεία τήξης και άγουν τον ηλεκτρισμό όταν είναι τηγμένα ή διαλυμένα, ενώ οι μοριακές ομοιοπολικές ουσίες συχνά συμπεριφέρονται διαφορετικά.

Είναι επίσης ένα χρήσιμο πρώτο βήμα ταξινόμησης πριν από θέματα όπως οι δομές Lewis, η ηλεκτραρνητικότητα, η πολικότητα δεσμού και οι διαμοριακές δυνάμεις.

Δοκίμασε μια παρόμοια σύγκριση

Δοκίμασε τη δική σου εκδοχή με $\text{MgO}$ και $\text{CO}_2$. Κάνε την ίδια ερώτηση σε κάθε περίπτωση: τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται κυρίως αρκετά ώστε να σχηματίσουν ιόντα ή κυρίως μοιράζονται ανάμεσα στα άτομα; Αν θέλεις ένα χρήσιμο επόμενο βήμα, μελέτησε την ηλεκτραρνητικότητα για να δεις γιατί κάποιοι ομοιοπολικοί δεσμοί είναι πολύ πιο πολικοί από άλλους.