Τι είναι οι ιοντικές ενώσεις;

Οι ιοντικές ενώσεις είναι χημικές ενώσεις που συνδέονται μεταξύ τους με ηλεκτρικά φορτία ατομικά φορτισμένων ατόμων ιόντων. Τυπικά, μια ιοντική ένωση αποτελείται από θετικά φορτισμένα μέταλλα και αρνητικά φορτισμένα αμέταλλα και σχηματίζουν κρυσταλλικές δομές. Το συνηθισμένο άλας — NaCl — είναι μία από τις πιο κοινές ιοντικές ενώσεις που βρίσκονται στη φύση, που αποτελείται στη βασική μορφή ενός δεσμού μεταξύ ενός θετικά φορτισμένου ατόμου μετάλλου νατρίου και ενός αρνητικά φορτισμένου ατόμου χλωρίου.

Οι ιδιότητες των ιοντικών ενώσεων περιλαμβάνουν το σχηματισμό τους σε δικτυωτές δομές κρυστάλλων και τα πολύ υψηλά σημεία βρασμού και τήξης τους. Η ευθραυστότητά τους τους δίνει επίσης την τάση να σπάσουν σε μικρότερους κρυστάλλους εξίσου μεγέθους εάν χτυπηθούν με αρκετή δύναμη. Τα κρυσταλλικά ιοντικά άλατα είναι επίσης υδατοδιαλυτά και, εφόσον διαλυθούν στο νερό ή σε καθαρή υγρή, τηγμένη κατάσταση, είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού.

Η ονομασία των ιοντικών ενώσεων ακολουθούσε πάντα την παράδοση της χρήσης πρώτα του κατιόντος, ή θετικά φορτισμένου ιόντος, και της προσθήκης του ονόματος του αρνητικά φορτισμένου ανιόντος σε αυτό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το αλάτι είναι γνωστό ως χλωριούχο νάτριο, με άλλα παραδείγματα να είναι το ιωδιούχο κάλιο, ο νιτρικός άργυρος και ο χλωριούχος υδράργυρος. Ο συνολικός αριθμός θετικών ατόμων κατιόντων και αρνητικών ατόμων ανιόντων δεν περιλαμβάνεται στη δομή ονομασίας, καθώς οποιαδήποτε ιοντική ένωση εξισορροπεί αυτά τα φορτία. Μια ένωση όπως ο νιτρικός άργυρος με τον χημικό τύπο AgNO3 δεν απαιτεί πληθυντικό για την ομάδα νιτρικών. Ωστόσο, ιοντικά στοιχεία όπως ο σίδηρος που μπορεί να έχουν θετικό φορτίο δύο ή τριών αναφέρονται συνήθως σε σχέση με αυτό το φορτίο, όπως το Fe+2 που ονομάζεται σίδηρος (II).

Στη φυσική τους μορφή, οι ιοντικές ενώσεις δεν είναι ποτέ αυστηρά ιοντικές ή ουδέτερες, και συχνά έχουν κάποιο βαθμό ομοιοπολικότητας – την κοινή χρήση ηλεκτρονίων μεταξύ διαφορετικών φλοιών ατομικής ενέργειας. Η ηλεκτροαρνητικότητα επηρεάζει το πόσο ισχυρό είναι το αρνητικό φορτίο στις ιοντικές ενώσεις, με την κλίμακα Pauling να βαθμολογεί το φθόριο ως το πιο ηλεκτραρνητικό στοιχείο με βαθμολογία 4.0. Άλλα στοιχεία, όπως το καίσιο, είναι τα λιγότερο ηλεκτραρνητικά σε επίπεδο 0.7. Αυτό το μεταβαλλόμενο επίπεδο ηλεκτραρνητικότητας χρησιμοποιείται για να βοηθήσει στον καθορισμό ομοιοπολικών έναντι ιοντικών δεσμών. Καμία διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ δεσμευμένων ατόμων δεν αντιπροσωπεύει έναν καθαρό, μη πολικό ομοιοπολικό δεσμό, ενώ μια μεγάλη διαφορά ηλεκτραρνητικότητας αντιπροσωπεύει έναν ιοντικό δεσμό.

Τα μέταλλα στη φύση βρίσκονται με τη μορφή ιοντικών ενώσεων. Αυτό συμβαίνει επειδή τα μέταλλα αντιδρούν σε μεγάλο βαθμό με τον άνθρακα και το οξυγόνο παρουσία νερού, καθώς και με στοιχεία όπως το θείο, ο φώσφορος και το πυρίτιο. Επομένως, ο καθαρισμός των μετάλλων ξεκινά γενικά με την εξόρυξη ιοντικών ενώσεων, όπως σουλφίδια, φωσφορικά, ανθρακικά και συνηθέστερα οξείδια για την παραγωγή καθαρών στοιχειωδών μετάλλων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη βιομηχανία.