§ 34. Ионная химическая связь

Атом металла может отдать внешние электроны и превратиться в положительный ион — катион. Атом неметалла может принять электроны, образуя отрицательный ион — анион. При этом число протонов в ядре не меняется: натрий остаётся элементом натрием, а хлор — хлором. Меняется соотношение положительных и отрицательных зарядов. Потеря электрона делает частицу положительной, потому что протонов становится больше, чем электронов.

Например, атом натрия отдаёт один электрон и образует Na⁺, атом хлора принимает его и образует Cl⁻. Противоположные заряды притягиваются. В кристалле хлорида натрия каждый ион взаимодействует не с одной изолированной молекулой, а с окружающими ионами. Поэтому NaCl показывает простейшее соотношение натрия и хлора в кристалле, а не состав отдельной молекулы соли. Такой способ записи называют формульной единицей.

Для составления формулы учитывают равенство суммарных положительных и отрицательных зарядов. Ион кальция имеет заряд 2+, ион фтора — 1−. Поэтому одному Ca²⁺ соответствуют два F⁻ и формула имеет вид CaF₂. Проверка даёт +2 + 2·(−1) = 0. Индексы описывают соотношение частиц в нейтральном соединении. Нельзя просто переносить знак заряда в нижний индекс или забывать, что учитывается весь кристалл.

Ионы занимают закономерные положения в ионной кристаллической решётке. Сильное притяжение объясняет высокие температуры плавления многих таких веществ и их нелетучесть. При этом свойства отдельных ионных соединений различаются, в частности по растворимости. Ионную связь удобно изучать на соединениях активных металлов с активными неметаллами, но сама модель объясняет взаимодействие зарядов, а не сводится к механическому правилу «любые два разных элемента образуют соль».