Question

شرح الرابطة الأيونية مع الأمثلة والتمارين؟

Answer 1

الرابطة الأيونية The Ionic Bond

- تعريف الرابطة الأيونية: هي رابطة ناتجة عن انتقال الإلكترونات كليا من ذرة إلى أخرى في المركبات الكيميائية.

- أو هي رابطة ناتجة عن تجاذب بين أيـون مـوجب ( ذرة تفقد إلكترون أو اأكثر) وأيون سالب ( ذرة تكتسب إلكترون أو أكثر) .

شروط (العوامل التي تؤدي إلى) تكون الرابطة الأيونية

تتكون الرابطة الأيونية بين عنصرين:

 (۱) عنصر فلزي والذي جهد تأينه منخفض ( سالبيته الكهربية منخفضة) ويمثله معادن المجموعة (1A , 2A) 

(۲) عنصر لافلزي وتكون الألفة الإلكترونيـة له مرتفعة ( سالبـيـتـه الكهربية مرتفعة) ويمثله عناصر المجموعة ( 6A , 7A).

 العلاقة بين الخاصية الأيونية والفرق في السالبية الكهربية

تتكون الرابطة الأيـونـيـة بـين العنصـرين عنـد وجـود فـرق كـبـيـر فـي السـالـبـيـة الـكـهـربـيـة بين العنصرين المتحدين ، وتزداد قـوة الرابطة الأيونيـة بازدياد الفرق في السالبية الكهربية بين الذرتين المرتبطتين . 

مثال : ترتب قوة الرابطة الأيونية : Li-F > Na-O > Ca-O

وسبب ذلك أن الفرق في السالبية الكهربية بين Li-F > Na-O > Ca-O

العلاقة بين الخاصية الأيونية وطاقة الشبكة البلورية

- تتكون الرابطة الأيـونيـة عنـد تـوفـر طـاقـة الشبكة البلورية. 

- وكلمـا كـانـت قـيـمـة طـاقـة الشـبكة البلورية عالية ، تزيد من قوة الرابطة الأيونية .

- تعريف طاقة الشبكة البلورية : هي الطاقة اللازمة لفصل مول واحد من المركب الأيوني الصلب إلى أيونات منفصلة في الحالة الغازية

مثال:

المركب الذي يحتوي على رابطة أيونية يسمى مركب أيوني

- تعريف المركب الأيوني: هو مركب يحتوي على شبكة بلورية أيونية ، وهذه الشبكة تتكون من أيونات موجبة (cation) وأيونات سالبة (anion) بحيث تكون قوى التـجـاذب أكبر ما يمكن ، وقوى التنافر أقل ما يمكن.

كيف تتكون الرابطة الأيونية

(1) تفقد أحـدى الـذرتين إلكترون أو أكثر من إلكترونات التكافؤ لتتحول إلى أيون موجب (کاتیون cation)

(2) تكسب الذرة الأخرى إلكترون أو أكثر في مجال التكافؤ فيهـا لتتحول إلى أيـون سالب (أنیون anion) .

(3) يتم الترابط بين الأيون الموجب والأيون السالب نتيجة للتجاذب الكهربي.

ملاحظة: نلاحظ وجـود الرابطة الأيونية غالباً بين (عناصر المجموعة الأولى أو الثانية) وبين (عناصر المجموعة السادسة أو السابعة) .

الرابطة الأيونية ناتجة عن تجاذب بين أيونات موجبة وأيونات سالبة

- تتكون الأيونات الموجبة من الذرات التي تميل إلى فقد الإلكترونات مثل:

ليـثـيـوم(⁺Li) ، صودیوم (⁺Na) بوتاسـيـوم (⁺K) ، روبینیوم (⁺Rb) ، مغنيسيوم (⁺⁺Mg) ، كالسيوم (⁺⁺Ca) ، باريوم (⁺⁺Ba) ، آلومينيوم (⁺⁺⁺Al) . 

- تتكون الأيونات السالبة من بعض الذرات التي تميل إلى اكتساب الإلكترونات مثل:

 فلورید (^-F) ، کلورید (^-Cl) ، برومید ( ^-Br) ، یودید (^-I) ، أکسید (^--O) ، كبريتيد (^--S)

أمثلة على كيفية تكون الرابطة الأيونية

مثال (1): الرابطة الأيونية في كلوريد الصوديوم (NaCl)

(1) تفقد ذرة الصوديوم (Na) إلكترون واحد ليتكون ايون الصوديوم الموجب (⁺Na) . 

(2) تکسب ثرة الكلور (Cl) إلكترون واحد ليتكون أيون الكلور السالب (^-Cl) . 

(3) يتم الترابط بين أيون الصوديوم الموجب وأيون الكلور السالب نتيجة للتجاذب الكهربي.

ملاحظة: يمكن توضيح كيفية انتقال الإلكترونات في المركب الأيوني باستخدام رموز لويس:

مثال (2): الرابطة الأيونية في أكسيد الكالسيوم (CaO)

(1) تفقد ئرة الكالسيوم (Ca) إلكترونين ليتكون ايون الكالسيوم الموجب (⁺⁺Ca).

(2) تکسب ذرة الأكسجين (O) إلكترونين ليتكون ايون الأكسجين السالب (^--O).

(3) يتم الترابط بين أيون الكالسيـوم الموجب وأيون الاكـسـجين السـالـب نـتـيـجـة للـتـجـاذب الكهربي.

ملاحظة: يمكن توضيح كيفية انتقال الإلكترونات في المركب الأيوني باستخدام رموز لويس:

مثال (3): الرابطة الأيونية في كلوريد الكالسيوم (CaCl₂)

(1) تفقد ذرة الكالسيوم (Ca) إلكترونين ليتكون ايون الكالسيوم الموجب (⁺⁺Ca) . 

(2) تکسب ذرة الكلور (Cl) إلكترون واحد ليتكون ايون الكلور السالب ( ^-Cl) . 

(3) يتم الترابط بين أيون کالسیوم موجب وأيونين کلور نتيجة للتجاذب الكهربي .

مثال (4): كيفية تكون الرابطة الأيونية في أكسيد الألومينيوم (Al₂O₃)

(1) تفقد ذرة الألمنيوم (Al) ثلاثة إلكترونات ليتكون ايون الألمنيوم الموجب (⁺⁺⁺Al) .

(2) تكسب نرة الأكسجين (O) إلكترونين ليتكون ايون الأكسيد السالب (^--O) . 

(3) يتم الترابط بين أيونين من الكالسيوم و 3 أيونات اكسجين نتيجة للتجاذب الكهربي.

Answer 2

تمرين: بين كيف يتـغـيـر الـتـركـيب الإلكتروني للـغـلاف الخارجي للذرات التـاليـة عندما تتكون المركبات الأيونية مستعيناً برموز لويس :

KF, BaO, CaF₂, Li₂O

الأعداد الذرية : 56 = Li = 3 & O = 8 & F = 9 & K = 19 & Ca = 20 & Ba 

الحل: 

نحدد أولأ رموز لويس كما يلي:

Answer 3

خصائص المركبات الأيونية

(1) درجة الانصهار والغليان

 درجات غليانها وانصهارهما مرتفعة وذلك بسبب قوى التجاذب العالية بين الأيونات في المركب الأيوني داخل الشبكة البلورية ، وبالتالي فإن جزء كبير من الطاقة يستهلك في التغلب على قوى التجاذب بين الأبونات.

(2) التركيب الكيميائي

المركبات الأيونية صلبة مكونة من بلورات ناتجة عن تجـمع عدد كبير من الأيونات الموجبة (الكاتيـونات) والأيونات السالبة (الانيونات) على شكل شبكة بلورية . أي أنها لا توجـد على هيئة جزيئات.

(3) الذائبية

- تذوب المركبات الأيونية في المذيبات القطبية (مثل الماء) ، ولا تذوب في المذيبات غير القطبية مثل المذيبات العضوية كالبنزين والهكسان.

- ويمكن توضيح كيفية نوبان كلوريد الصوديوم في المذيب القطبي (الماء) كما يلي: 

عندمـا نـضـع كـمـيـة من ملح الطعام في الماء فـإن جـزيئات الماء تحيط بأيونات الصوديوم وأيونات الكلور وترتبط بـهـا كل على حـدة . لينعدم التـجـاذب بين الايونات لـتـصـبح هذه الأيونات حرة الحركة في الماء.

نلاحظ أن الأيون الواحد لا يمكن ان يتحرك وذلك لأن الأيونات المخالفة له في الشحنة تجذبه من جميع الاتجاهات ( أي أن كل أيون صوديوم موجب محاط بستة أيونات كلور سالبة وكذلك الكلور) وهذا يؤدي إلى ثبات المركب .

(4) التوصيل الكهربي

- المركبات الأيونيـة فـي الـحـالـة الـصـلـبـة لا توصل الـتـيـار الكـهـربـي وذلك لأن الأيونات محدودة الحركة ، كما تلاحظ في الرسم .

- المركـبـات الأيونية في الـحـالـة الـسـائلة (المصـهـورة) توصل الـتـيـار الكهربي وذلك لأن الأيونات أصبحت حرة الحركة ، بسب تأثير الحرارة الذي أدى إلى فصل الأيونات بعضها عن بعض .

- المركبات الأيونية في حـالـة مـحـلـول مـائـي تـوصـل الـتـار الكـهـربي وتلـك لأن الايونات أصبحت حرة الحركة ، بسب تأثير الماء الذي أدى إلى فصل الأيونات بعضها عن بعض كما سبق شرحه.

- يصعب فصل الايونات في بلورات المركبات الأيونية عن بعضها البعض جواب : وذلك للأسباب التالية :

(1) الرابطة الأيونية تعتبر من أقوى الروابط الكيميائية.

(2) الأيون الـواحـد والذي يحـمـل شحنة مـعـيـنة لا ينجـذب إلى أيون واحـد فـقط وإنما ينجذب إلى جميع الأيونات المحيطة به والتي تحمل شحنة مضادة ، انظر الشكل السابق.