Les liaisons ioniques sont un type de liaison électrostatique entre deux atomes qui est plus faible que les liaisons covalentes, mais généralement plus fortes que les liaisons hydrogène ou la force de van der Waals, qui retient l’eau pour elle-même. Ils sont formés par l’attraction mutuelle d’ions. Les participants typiques à une liaison ionique sont un métal et un non-métal, comme le sodium et le chlore. Le sodium et le chlore se combinent pour créer une molécule à liaison ionique typique, du chlorure de sodium ou du sel de table commun.
Les liaisons ioniques peuvent être expliquées en utilisant la théorie des orbitales électroniques. Chaque atome a un nombre d’orbitales électroniques égal ou supérieur à un. Chaque orbitale a une limite maximale d’électrons, après quoi une nouvelle orbitale est créée. Le nombre d’orbitales dans les éléments que nous connaissons varie de un pour l’hydrogène ou l’hélium, à six, sept ou huit pour les molécules plus grosses avec des numéros atomiques supérieurs à l’uranium.
Les orbitales électroniques « veulent » avoir le nombre maximum d’électrons. C’est à ce moment-là qu’ils sont à leur état énergétique le plus bas ou le plus stable. Lorsqu’un atome ne manquant qu’un seul électron de son orbitale supérieure entre en contact avec un atome qui n’a qu’un seul électron dans son orbitale supérieure, l’atome vouloir vole un électron de l’autre atome, stabilisant ainsi son orbitale. La conséquence est qu’il a maintenant un électron de plus qu’il n’a de protons, ce qui le rend chargé négativement. La victime de l’électron volé gagne en conséquence une charge positive. Dans la théorie électromagnétique, les opposés s’attirent, de sorte que les atomes sont obligés de rester les uns autour des autres jusqu’à ce qu’ils soient brisés par, disons, la chaleur. C’est ce que sont les liaisons ioniques.
Parce que les orbitales électroniques se chevauchent légèrement dans les liaisons ioniques, elles sont considérées comme faiblement covalentes ou liées par des électrons partagés. Les liaisons les plus fortes sont hautement covalentes, avec des couches d’électrons se chevauchant profondément. Le diamant en est un exemple. La différence atomique entre les liaisons ioniques et les liaisons covalentes est ce qui rend le point de fusion du diamant tellement plus élevé que celui du sel gemme. Parfois, la différence d’électrons entre les ions dans les liaisons ioniques est supérieure à un. Plus la différence de polarité électrique est grande, plus la liaison est forte.
L’immersion dans l’eau renverse généralement un matériau à liaison ionique suffisamment pour qu’il se dissolve. La nature moléculaire des matériaux à liaison ionique les rend également enclins à s’organiser en cristaux. Ce sont d’horribles conducteurs d’électricité, à moins qu’ils ne soient fondus ou suspendus dans une solution.