Liên kết ion và hợp chất ion

Liên kết ion là liên kết được tạo nên bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện trái dấu (cation và anion). Nó thường hình thành giữa kim loại điển hình (nhóm IA, IIA) và phi kim điển hình (nhóm VIA, VIIA).

Sự tạo thành sodium chloride từ đơn chất:

$$2\mathrm{Na} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow 2\mathrm{NaCl}$$

Mỗi nguyên tử $\mathrm{Na}$ nhường $1$ electron, mỗi nguyên tử $\mathrm{Cl}$ nhận $1$ electron:

$$\mathrm{Na} \rightarrow \mathrm{Na^+} + 1e \qquad \mathrm{Cl} + 1e \rightarrow \mathrm{Cl^-}$$

Electron nhường bằng electron nhận; hai ion trái dấu hút nhau tạo liên kết ion.

Hợp chất ion trung hoà về điện: tổng điện tích dương bằng tổng điện tích âm. Với $\mathrm{M}^{a+}$ và $\mathrm{X}^{b-}$, đổi chéo điện tích thành chỉ số rồi rút gọn:

$$\mathrm{M}_b\mathrm{X}_a \quad (\text{rút gọn nếu } a, b \text{ có ước chung}).$$

• $\mathrm{Mg^{2+}}$ và $\mathrm{Cl^-}$: $\mathrm{MgCl_2}$ ($1\times2 = 2\times1$).
• $\mathrm{Al^{3+}}$ và $\mathrm{O^{2-}}$: $\mathrm{Al_2O_3}$ ($2\times3 = 3\times2$).
• $\mathrm{Ca^{2+}}$ và $\mathrm{PO_4^{3-}}$: $\mathrm{Ca_3(PO_4)_2}$ ($3\times2 = 2\times3$); ion đa nguyên tử đặt trong ngoặc khi chỉ số lớn hơn $1$.
• $\mathrm{Mg^{2+}}$ và $\mathrm{O^{2-}}$: đổi chéo ra $\mathrm{Mg_2O_2}$, rút gọn thành $\mathrm{MgO}$.

Tên gọi: tên cation đứng trước, tên anion đứng sau: sodium chloride, magnesium oxide, aluminium oxide, calcium phosphate.

Ở trạng thái rắn, hợp chất ion là tinh thể: các ion xếp đều đặn trong không gian. Trong tinh thể $\mathrm{NaCl}$, mỗi ion $\mathrm{Na^+}$ được bao quanh bởi $6$ ion $\mathrm{Cl^-}$ gần nhất và ngược lại (mạng lập phương tâm mặt). Không có phân tử $\mathrm{NaCl}$ riêng lẻ: công thức $\mathrm{NaCl}$ chỉ cho biết tỉ lệ số ion $\mathrm{Na^+} : \mathrm{Cl^-} = 1 : 1$. Lực hút tĩnh điện lan toả khắp tinh thể nên liên kết ion không có tính định hướng như cặp electron dùng chung.