تعريف الرابطة الأيونية

تحدث الرابطة الأيونية بسبب انتقال الإلكترونات من الذرات السفلية. طاقة من التأين تجاه الذرات ذات التقارب الإلكتروني العالي ، والتي تنتج أيونات معاكسة الشحنة تجذبها القوى الكولومبية [1]. على سبيل المثال لملح كلوريد البوتاسيوم:

يحتوي البوتاسيوم على 1 إلكترون تكافؤ ، وهذا له طاقة تأين منخفضة يعطي إلكترون إلى كلور يحتوي على 7 إلكترونات تكافؤ تتميز بارتفاع التقارب إلكترونيات. نتيجة نقل الإلكترون هي ترك كلتا الذرتين بشحنة صافية معاكسة. بالإضافة إلى ذلك ، انضمت القوى الكهروستاتيكية إلى تكوين إلكتروني مغلق (18 الإلكترونات).

لمعرفة ما إذا كان زوج من العناصر المختلفة مرتبطًا بالرابط الأيوني ، يتم تقييم الفرق في الكهربية ، والتي يجب أن تكون قيمتها مساوية أو أكبر من 1.8 وفقًا لـ مقياس من Pauling ، على سبيل المثال:
ح (2.2) ف (4.1)
Na (1.0) Cl (2.8)
ك (0.9) Br (2.7)

الأيونات

الأيون عبارة عن ذرة أو مجموعة ذرات لها صافي شحنة موجبة أو سالبة. عندما تتعرض الذرة ل

تغير كيميائيعادي، يبقى عدد البروتونات والنيوترونات دون تغيير ، ولهذا السبب تحتفظ الذرة به هويةومع ذلك ، أثناء العملية ، يمكن للذرات أن تفقد أو تكتسب إلكترونات من مستوى الطاقة الأخير (إلكترونات التكافؤ): إذا فقدت ذرة محايدة إلكتروناتها ، يتشكل أيون بشحنة موجبة صافية. الكاتيون (A + n) ؛ على العكس من ذلك ، إذا اكتسبت الذرة المحايدة إلكترونًا واحدًا أو أكثر ، يتشكل أيون أو أنيون سالب الشحنة (A-n). فمثلا:
ذرة الكالسيوم Ca Ion Ca + 2
20 بروتون

20 إلكترون 20 بروتون

18 إلكترونًا
فلورين أتوم F أيون F-
9 بروتونات

9 إلكترونات 9 بروتونات

10 إلكترونات
أيضًا ، هناك أيونات تتكون من مزيج من ذرتين أو أكثر بشحنة موجبة أو سالبة صافية وتسمى أيونات متعددة الذرات. OH- (أيون الهيدروكسيد) ، CN- (أيون السيانيد) ، MnO4- (أيون برمنجنات) وأيونات NH4 + (أيون الأمونيوم) هي بعض الأمثلة على الأيونات متعددة الذرات [2].

المركبات الأيونية

تُعرف المركبات المكونة من هذه الروابط بالمركبات الأيونية وتتميز بما يلي:

- صلابة قليلة الدكتايل وعالية.

- درجات انصهار وغليان عالية.

- قابلة للذوبان في الماء.

- عندما يكونون في صورة نقية فإنهم لا يجرون كهرباء، ومع ذلك ، عندما يذوب في الماء المحلول الناتج يكون موصل للكهرباء بسبب وجود الأيونات الذائبة.

- توجد معظم المركبات الأيونية في الحالة الصلبة في الطبيعة وتشكل شبكات بلورية مرتبة.

غالبًا ما يتم تمثيل المركبات الأيونية بصيغ تجريبية لأنها لا تتكون من وحدات. الهياكل الجزيئية المنفصلة ، ولكن مثل التراص الكاتيونية المتناوبة التي تؤدي إلى تكوين الهياكل المدمج.

مع أخذ ذلك في الاعتبار ، لكي تكون المركبات الأيونية محايدة كهربائيًا ، يجب أن يكون مجموع شحنات الكاتيونات والأنيونات في الصيغة التجريبية للمركب صفرًا. في بعض الأحيان تختلف شحنات الكاتيونات والأنيونات عدديًا ولتتوافق مع قاعدة الحياد الإلكتروني للمركب الأيوني تظل صيغته على النحو التالي: يجب أن يكون رمز الكاتيون مساويًا عدديًا لشحنة الأنيون ، ويجب أن يكون رمز الأنيون مساويًا عدديًا لشحنة الكاتيون [2]. على سبيل المثال ، بالنسبة لنتريد المغنيسيوم ، الكاتيون هو \ ({\ rm {M}} {{\ rm {g}} ^ {+ 2}} \) والأنيون هو \ ({{\ rm {N}} ^ {- 3}} \) ، إذا أضفنا كلتا الشحنتين ، فسنحصل على +2 -3 = -1. لكي ينتج عن مجموع الرسوم صفر ، من الضروري مضاعفة شحنة Mg في 3 والشحنة من F على 2 ، وبالتالي ، 3 (+2) +2 (-3) = 0 وتصبح صيغة المركب \ ({\ rm {M}} {{\ rm {g}} _ 3} {{\ rm {N}} _ 2} \).

عندما تكون الشحنات متساوية عدديًا ، فلا داعي لإضافة رموز ثانوية إلى الصيغة ، على سبيل المثال لأكسيد الكالسيوم ، حيث يكون الكاتيون \ ({\ rm {C}} {{\ rm {a}} ^ {+ 2}} \) والأنيون هو \ ({{\ rm {O}} ^ {- 2}} \) ، إذا أضف كلا الشحنتين \ (+ 2 - 2 = 0 \) وبالتالي فإن صيغة المركب هي CaO.

ثبات المركب الأيوني

يمكن قياس ثبات المركب الأيوني في الحالة الصلبة من الطاقة الشبكية ، وهي يُعرَّف بأنه الحد الأدنى من الطاقة المطلوبة لفصل مول واحد من المركب الأيوني الصلب إلى أيوناته في الطور الغازي [3]. يتم تعريف طاقة الشبكة من حيث شحنة الأيونات والمسافة بينها بعد قانون قانون كولوم ، لتطبيق هذا القانون ، من الضروري معرفة تكوين وتركيب المركب الأيوني. على سبيل المثال ، إذا تم تطبيق قانون كولوم على كلوريد الصوديوم (NaCl):

\ (E = k \ frac {{{Q_ {N {a ^ +}}} {Q_ {C {l ^ -}}}}} {r} \)

حيث k هو ثابت التناسب، r هي المسافة بين الأيونات \ ({Q_ {N {a ^ +}}} \) و \ ({Q_ {C {l ^ -}}} \) هي رسوم \ (N {a ^ + } \) و \ (C {l ^ -} \) ، على التوالي. مع مراعاة علامة الشحنة بين كلا الأيونات (-1 لأيون الكلوريد و +1 لأيون الصوديوم) ، فإن الطاقة E كمية سالبة تشير إلى أن تكوين الرابطة الأيونية \ (N {a ^ +} C {l ^ -} \) عملية طارد للحرارة. وبالتالي ، لكسر هذه الرابطة ، يجب توفير الطاقة ، وبالتالي ، تكون الطاقة الشبكية لـ NaCl موجبة.