3.2 พันธะไอออนิก

3.2.1 การเกิดพันธะไอออนิก 

มีประจุไฟฟ้าต่างกันยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงดึงดูดระหว่างประจุไฟฟ้าของธาตุโลหะที่มีพลังงานไอออไนเซชันกับธาตุอโลหะที่มีสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนสูง เรียกการยึดเหนี่ยวนี้ว่า พันธะไอออนิก

สารประกอบไอออนิกในสถานะของแข็งยู่ในรูปของผลึกที่มีไอออนบวกและลบยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะไอออนิกอย่างต่อเนื่องกันไปทั้งสามมิติเป็นโครงผลึก

3.2.2 สูตรเคมีและชื่อของสารประกอบไอออนิก

3.2.3 พลังงานกับการเกิดสารประกอบไอออนิก

ปฏิกิริยาเคมีนอกจากจะเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของสารเคมีแล้วส่วนใหญ่ยังเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานด้วย ซึ่งพลังงานเกิดของสารสามารถประกอบสามารถหาได้จากการทดลองในการทำปฏิกิริยาระหว่างธาตุ

พลังงานที่เกี่ยวข้องกับการรวมกันของไอออนบวกและลบในสารประกอบไอออนิกเรียกว่า พลังงานโครงผลึก สามารถหาค่าพลังงานได้ด้วยการคำนวณ โดยอาศัยวัฏจักรบอร์น-ฮาเบอร์ ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆดังนี้

1. ของแข็งระเหิดกลายเป็นแก๊ส เรียกพลังงานที่ใช้ในขั้นนี้ว่า พลังงานการระเหิด
2. พลังงานที่ใช้ในการเสียอิเล็กตรอนให้กลายเป็นไอออนบวกเป็นไอออนลบ เรียกว่า พลังงานไอออไนเซชัน
3. พลังงานที่ใช้ในการสลายโมเลกุลของแก๊สให้เป็นอะตอมในสถานะแก๊ส เรียก พลังงานการสลายพันธะ
4. พลังงานที่คายออกมาเมื่อมีการรับอิเล็กตรอนให้กลายเป็นประจุลบเรียกว่า พลังงานสัมพรรรคภาพอิเล็กตรอน
5. พลังงานที่ได้ออกมาเมื่อมีการยึดไอออนบวกกับไอออนลบให้กลายเป็นของแข็ง เรียกว่า พลังงานโครงผลึกหรือพลังงานแลตทิซ

3.2.4 สมบัติของสารประกอบไอออนิก

1. มีขั้ว เพราะสารประกอบไอออนิกไม่ได้เกิดขึ้นเป็นโมเลกุลเดี่ยว แต่จะเป็นของแข็งซึ่งประกอบด้วยไอออนจำนวนมาก ซึ่งยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงยึดเหนี่ยวทางไฟฟ้า

2. ไม่นำไฟฟ้าเมื่ออยู่ในสภาพของแข็ง แต่จะนำไฟฟ้าได้เมื่อใส่สารประกอบไอออนิกลงในน้ำ ไอออนจะแยกออกจากกัน ทำให้สารละลายนำไฟฟ้าในทำนองเดียวกันสารประกอบที่หลอมเหลวจะนำไฟฟ้าได้ด้วยเนื่องจากเมื่อหลอมเหลวไอออนจะเป็นอิสระจากกัน เกิดการไหลเวียนอิเล็กตรอนทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จึงเกิดการนำไฟฟ้า

3 . มีจุหลอมเหลวและจุดเดือดสูง      ความร้อนในการทำลายแรงดึงดูดระหว่างไอออนให้กลายเป็นของเหลวต้องใช้พลังงานสูง

4 . สารประกอบไอออนิกทำให้เกิดปฏิกิริยาไอออนิก คือ ปฏิกิริยาระหว่างไอออนกับไอออน ทั้งนี้เพราะสารไอออนิกจะเป็นไอออนอิสระในสารละลาย ปฏิกิริยาจึงเกิดทันที

5 . สมบัติไม่แสดงทิศทางของพันธะไอออนิก สารประกอบไอออนิกเกิดจากไอออนที่มีประจุตรงกันข้ามรอบ ๆ ไอออนแต่ละไอออนจะมีสนามไฟฟ้าซึ่งไม่มีทิศทาง จึงทำให้เกิดสมบัติไม่แสดงทิศทางของพันธะไอออนิก

6. เป็นผลึกแข็ง แต่เปราะและแตกง่าย

3.2.5 สมการไอออนิกและสมการไอออนิกสุทธิ์

1.  สมการโมเลกุล (molecular equation)  เป็นการเขียน แสดงสารทุกชนิดในรูปโมเลกุล (หน่วยสูตร)  

ไม่ต้องแยกออกเป็นไอออน  แต่เป็นที่เข้าใจว่าส่วนใดเป็นไอออนบวก  ส่วนใดเป็นไอออนลบ และส่วนใดคือ

ส่วนที่ตกตะกอน เช่น
                               Pb(NO3)(aq)  +  2KI(aq)  →  PbI2(s)  +  2KNO3(aq)
                สารที่มี (aq)  อยู่ข้าง ๆ  หมายถึงเป็นสารที่แตกตัวเป็นไอออน  ซึ่งก็คือสารที่ละลายน้ำได้
                สารที่มี (s)  อยู่ข้าง ๆ  หมายถึงสารที่ตกตะกอน

2. สมการไอออนิกแบบรวม (over all Ionic  equation)  เป็นการเขียนแสดงสารแต่ละชนิดเมื่อแตกตัวเป็น

ไอออน  โดยเขียนครบทุกไอออน   เช่น
                Pb2+(aq) + 2NO3-(aq)  +  K+(aq) + 2I- (aq)  → PbI2(s)  + 2NO3-(aq)  +  2K+(aq)

                         ให้สังเกตที่  (aq)  และ (s)  แสดงการละลายได้และการตกตะกอน  ตามลำดับ

3. สมการไอออนิกสุทธิ (net-ionic equation)  กรณีนี้เขียนเฉพาะไอออนที่รวมตัวกันแล้วตกตะกอนเท่านั้น  

ได้แก่    Pb2+(aq) + 2I- (aq)  → PbI2(s) 

ปฏิกิริยาการเกิดตะกอนของสารประกอบไอออนิกในน้ำอาจเขียนแทนได้ด้วย สมการไอออนิก ที่แสดงไอออนในสารละลายทุกชนิด

ไอออนในสมการของ)ฏิกิริยาที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย แสดงสถานะของไอออนเป็น aq (aqueous solution) และในบรรทัดสุดท้ายของสมการซึ่งตัดไอออนที่ไม่ทำปฏิกิริยากันออกแล้ว เราเรียกว่า สมการไอออนิกสุทธิ

การอธิบายหรือทำนายปฏิกิริยาการเกิดตะกอนของสารละลายของสารประกอบไอออนิกพิจารณาได้จากสมบัติการละลายน้ำ ตามหลักการเบื้องต้นดังนี้

สารประกอบละลายน้ำ

• สารประกอบโลหะแอลคาไลและแอมโมเนียมทุกชนิด
• สารประกอบไนเตรต คลอเรต เปอร์คลอเรต แอซีเตตทุกชนิด
• สารประกอบคลอไรด์ โบรไมด์ ไอโอไดด์
• สารประกอบซัลเฟต (ยกเว้นของ Pb Sr Ba ไม่ละลายน้ำ ส่วน Ca และ Ag ละลายน้อย)

สารประกอบไม่ละลายน้ำ

• สารประกอบออกไซด์ของโลหะ
• สารประกอบไฮดรอกไซด์
• สารประกอบคาร์บอเนต ฟอสเฟต ซัลไฟด์ และซัลไฟต์ (ยกเ้นสารประกอบของแอมโมเนียมและของโลหะแอลคาไล)