Liên kết ion và tinh thể ion

Nguyên tử kim loại điển hình có thể nhường electron tạo **cation**; nguyên tử phi kim điển hình có thể nhận electron tạo **anion**. $$\mathrm{Na}\rightarrow\mathrm{Na^+}+e$$ $$\mathrm{Cl}+e\rightarrow\mathrm{Cl^-}$$ Số đơn vị điện tích của cation bằng số electron nguyên tử đã nhường; số đơn vị điện tích của anion bằng số electron nguyên tử đã nhận. Các ion đơn nguyên tử thường có cấu hình electron của khí hiếm gần nhất.

Các ion mang điện tích trái dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện. Lực hút này tạo nên **liên kết ion**. Khi sodium tác dụng với chlorine, $\mathrm{Na^+}$ và $\mathrm{Cl^-}$ hình thành rồi hút nhau. Liên kết ion thường được tạo thành giữa kim loại điển hình và phi kim điển hình. Công thức hợp chất ion phải trung hòa điện. Ví dụ, một ion $\mathrm{Ca^{2+}}$ kết hợp với hai ion $\mathrm{Cl^-}$, nên công thức là $\mathrm{CaCl_2}$.

Ở trạng thái rắn, hợp chất ion không tồn tại thành từng phân tử riêng rẽ. Các cation và anion được sắp xếp luân phiên theo một trật tự xác định, tạo thành mạng tinh thể ba chiều. Trong tinh thể NaCl, mỗi $\mathrm{Na^+}$ được bao quanh gần nhất bởi 6 $\mathrm{Cl^-}$ và mỗi $\mathrm{Cl^-}$ cũng được bao quanh gần nhất bởi 6 $\mathrm{Na^+}$. Lực hút và lực đẩy giữa các ion đạt cân bằng, làm mạng tinh thể bền.

- Lực hút tĩnh điện mạnh làm hợp chất ion thường là chất rắn, khó nóng chảy và khó bay hơi. - Tinh thể ion cứng nhưng giòn. Khi các lớp ion dịch chuyển, ion cùng dấu có thể ở gần nhau và đẩy nhau làm tinh thể vỡ. - Ở trạng thái rắn, ion bị giữ tại nút mạng nên chất không dẫn điện. - Khi nóng chảy hoặc tan trong nước, ion chuyển động được nên có thể dẫn điện. Nhiều hợp chất ion tan trong nước, nhưng không thể kết luận mọi hợp chất ion đều tan tốt.