在之前的課程中, 我們學會了路易斯結構式的畫法, 也運用它來說明分子物質的鍵結方式。 相信大家還記得在之前的課程所提到的, 原子會透過價電子得失、共用的方式, 來模仿鈍氣的電子排列。 其中透過價電子得失的就是離子鍵, 也就是我們今天要介紹的主題喔! 最簡單的離子鍵組合為金屬元素與非金屬元素的結合, 這兩種特性不同的元素, 為什麼會組合在一起呢? 其實啊,這就跟談戀愛的道理非常相似, 當兩個人的個性不同, 卻能夠滿足彼此的需求時, 會使得對方更具有吸引力。 金屬元素與非金屬元素 各自具備了什麼吸引對方的特性呢? 接下來我們將會用電子轉移的示意圖與路易斯結構式, 來說明離子鍵的形成過程喔! 首先我們要瞭解的是金屬元素與非金屬元素的特性, 金屬元素較容易失去電子, 成為帶正電的陽離子; 非金屬元素則較容易獲得電子, 成為帶負電的陰離子。 於是當這兩種東西遇在一起時, 就會成為一種各取所需的關係。 金屬原子將價電子轉移到非金屬原子而形成陰、陽離子, 滿足八隅體法則, 並且以靜電引力互相結合, 這種利用陰、陽離子之間的吸引力而形成的化學鍵, 就稱為離子鍵。 舉例來說, 金屬鈉原子與非金屬氯原子反應時, 鈉原子會非常容易的將自己唯一的價電子轉移給氯原子, 使鈉原子的電子分布與氖原子相同, 氯原子的電子分布與氬原子相同, 分別會形成鈉離子與氯離子, 它們再以陰、陽離子的靜電引力組合在一起。 而離子鍵所組成的物質, 稱為離子化合物, 在離子化合物的固體中, 無數個陰、陽離子相互堆積會形成穩定的結構, 稱為離子晶體。 在離子晶體的結構中, 陰、陽離子會有固定的排列方式, 大量的陰、陽離子互相交錯排列, 並堆疊成安定的結構, 因為有著這麼多互相吸引的陰、陽離子在晶體中堆積, 所以會使整個晶體有一些物理性質上的特色, 例如熔點和沸點都非常高, 像是常見的離子化合物, 如:CsBr、CaCl₂、NaCl、MgO等等, 都具有相當高的熔點和沸點, 因此這些離子晶體在常溫常壓下, 都是以固態存在。 除此之外, 因為離子晶體中相同電性的離子會互相排斥, 所以當離子晶體受到外部敲擊時, 會因為這股相斥的力量而破裂, 使它非常容易碎裂, 所以沒有延展性。 同時也因為這股吸引力, 使得離子晶體中的離子在固態時, 處於特定的位置而無法移動, 因此缺乏導電性, 除非將它溶於水中, 或是加熱成熔融狀態, 離子才能自由移動, 這時才具有導電性。 接著我們來看離子的種類, 離子化合物的組成, 除了金屬的陽離子和非金屬的陰離子之外, 還可能由多原子離子所組成, 像是屬於陽離子的銨離子, 還有屬於陰離子的硝酸根。 這張圖表上面是在離子化合物中常見的陰、陽離子, 大家要將它們的化學式與中文名稱記熟喔! 來複習一下今天我們學到的東西吧! 金屬與非金屬原子之間會發生價電子的轉移, 使得金屬失去電子成為帶正電的陽離子, 非金屬得到電子成為帶負電的陰離子, 透過陰陽離子間的互相吸引, 形成離子鍵組成的離子晶體, 有熔點沸點高、缺乏延展性、固態不導電等性質。 另外離子化合物也可能是由多原子離子所組成的。 而在課程中有提到, 金屬元素較容易失去電子, 非金屬元素較容易獲得電子, 因此兩者可以各取所需, 結合成離子化合物。 那麼讓我們來想一想, 如果兩個同為較容易獲得電子的非金屬元素, 它們又該怎麼結合, 才會符合八隅體法則呢? 下次的課程我們將會說明由非金屬元素之間 結合而成的分子化合物它們是如何形成的。 接下來是動腦時間, 陶瓷是我們日常生活中非常重要的使用器具, 有一種陶瓷是以離子鍵的鍵結為原理所製造的, 因此也具有離子鍵的特性, 雖然硬度高、耐磨, 卻很容易因外力而破裂。 你覺得有什麼樣的方式可以改善這個狀況呢? 歡迎在下面留言告訴我們你的想法喔!