Avainero ionisten ja kovalenttisten sidosten välillä on, että ionisidoksia esiintyy atomien välillä, joilla on hyvin erilaiset elektronegatiivisuudet, kun taas kovalenttisia sidoksia esiintyy atomien välillä, joilla on samanlaiset tai erittäin pienet elektronegatiivisuuserot.
Amerikkalaisen kemistin G. N. Lewisin ehdotuksen mukaan atomit ovat stabiileja, kun niiden valenssikuoressa on kahdeksan elektronia. Useimmissa atomeissa on alle kahdeksan elektronia valenssikuorissaan (paitsi jaksollisen järjestelmän ryhmän 18 jalokaasut); siksi ne eivät ole vakaita. Nämä atomit pyrkivät reagoimaan toistensa kanssa tullakseen vakaiksi. Siten jokainen atomi voi saavuttaa jalokaasuelektronisen konfiguraation. Ioni- ja kovalenttiset sidokset ovat kaksi päätyyppiä kemiallisia sidoksia, jotka yhdistävät atomeja kemiallisessa yhdisteessä.
Mitä ioniset sidokset ovat?
Atomit voivat saada tai menettää elektroneja ja muodostaa negatiivisia tai positiivisia varautuneita hiukkasia; joita kutsumme ioneiksi. Ionien välillä on sähköstaattista vuorovaikutusta. Ionisidos on vetovoima näiden vastakkaisesti varautuneiden ionien välillä. Ionisidoksen atomien elektronegatiivisuudet vaikuttavat suuresti ionien välisten sähköstaattisten vuorovaikutusten vahvuuteen.
Kuva 01: Ionisidoksen muodostuminen natrium- ja klooriatomien välille
Elektronegatiivisuus on mitta atomien affiniteetista elektroneja kohtaan. Atomi, jolla on korkea elektronegatiivisuus, voi vetää puoleensa elektroneja alhaisen elektronegatiivisuuden omaavasta atomista muodostaen ionisidoksen. Esimerkiksi natriumkloridilla on ionisidos natriumionin ja kloridi-ionin välillä. Natrium on metalli ja kloori ei-metalli; siksi sillä on erittäin alhainen elektronegatiivisuus (0,9) verrattuna klooriin (3,0). Tämän elektronegatiivisuuden eron vuoksi kloori voi vetää puoleensa elektronin natriumista ja muodostaa Cl– Samaan aikaan natrium muodostaa Na+-ioneja. Tämän vuoksi molemmat atomit saavat vakaan jalokaasuelektronisen konfiguraation. Cl– ja Na+pitävät yhdessä houkuttelevien sähköstaattisten voimien avulla muodostaen siten ionisidoksen; Na-Cl-sidos.
Mitä kovalenttiset sidokset ovat?
Kun kaksi atomia, joilla on samanlainen tai erittäin pieni elektronegatiivisuuden ero, reagoivat keskenään, ne muodostavat kovalenttisen sidoksen jakamalla elektroneja. Tällä tavalla molemmat atomit voivat saada jalokaasuelektronisen konfiguraation jakamalla elektroneja. Molekyyli on tuote, joka syntyy kovalenttisten sidosten muodostumisesta atomien välille. Esimerkiksi saman alkuaineen atomit liittyvät yhteen muodostaen molekyylejä, kuten Cl2, H2 tai P4, jokainen atomi sitoutuu toiseen kovalenttisella sidoksella.
Kuva 02: Kovalenttiset sidokset hiili- ja vetyatomien välillä metaanimolekyylissä
Metaanimolekyylissä (CH4) on myös kovalenttisia sidoksia hiili- ja vetyatomien välillä; yhden keskushiiliatomin ja neljän vetyatomin välillä on neljä kovalenttista sidosta (neljä C-H-sidosta). Metaani on esimerkki molekyylistä, jossa on kovalenttisia sidoksia atomien välillä, joilla on erittäin pieni elektronegatiivisuusero.
Mitä eroa on ionisilla ja kovalenttisilla sidoksilla?
Ionic vs kovalenttiset sidokset |
|
| Kemiallinen yhteys kahden atomin välillä, jonka aiheuttaa ioniyhdisteen vastakkaisesti varautuneiden ionien välinen sähköstaattinen voima. | Kemiallinen linkki kahden atomin tai ionin välillä, jossa elektroniparit jaetaan niiden välillä. |
| Atomien lukumäärä | |
| Esityy metallien ja epämetallien väliin. | Tapahtuu yleisimmin kahden epämetallin välissä. |
| Elektronien lukumäärä | |
| Tapahtuu täydellinen elektronien siirto. | Tapahtuu, kun kahdella (tai useammalla) elementillä on yhteiset elektronit. |
| Yhdisteet | |
| Yleensä kiteinä, joissa muutama positiivisesti varautunut ioni ympäröi negatiivisesti varautunutta ionia. | Kovalenttisilla sidoksilla sitoutuneet atomit ovat molekyyleinä, jotka huoneenlämpötilassa ovat pääasiassa kaasuina tai nesteinä. |
| Polariteetti | |
| Ionisidoksilla on korkea polariteetti. | Kovalenttisilla sidoksilla on alhainen polariteetti. |
| Fyysiset ominaisuudet | |
| Ioniyhdisteillä on erittäin korkeat sulamis- ja kiehumispisteet kovalenttisiin molekyyleihin verrattuna. | Kovalenttisilla molekyyleillä on alhaiset sulamis- ja kiehumispisteet ionisiin yhdisteisiin verrattuna. |
| Vesiliukoisuus | |
| Paarisissa liuottimissa (kuten vedessä) ioniset yhdisteet liuottavat vapauttaen ioneja; tällaiset ratkaisut pystyvät johtamaan sähköä. | Polarisissa liuottimissa kovalenttiset molekyylit eivät liukene merkittävästi; siksi nämä ratkaisut eivät pysty johtamaan sähköä. |
Yhteenveto – ioniset vs kovalenttiset sidokset
Ioni- ja kovalenttiset sidokset ovat kaksi tärkeintä kemiallisten sidosten tyyppiä, joita yhdisteissä esiintyy. Ero ionisen ja kovalenttisen sidoksen välillä on se, että ionisia sidoksia esiintyy atomien välillä, joilla on hyvin erilaiset elektronegatiivisuudet, kun taas kovalenttisia sidoksia esiintyy atomien välillä, joilla on samanlaiset tai erittäin pienet elektronegatiivisuuserot.
