كيف تتكون المركبات الايونية

يمتلئ عصرنا هذا المركبات الكيميائية، وهي عبارة عن مادة كيمائية تتألف من كذا عنصر، لتكون مركب كيميائي آخر، وهي تتكون من عنصرين أو أكثر ومن الممكن أن تتفاعل هذه العناصر مع بعضها البعض في الطبيعة تلقائيا بدون تدخل من الإنسان.

تعريف المركبات الأيونية

المركبات الأيونية مترابطة ببعضها البعض بواسطة روابط أيونية وتصنف كمركبات أيونية، ويمكن للعناصر اكتساب أو فقدان إلكترونات من أجل الوصول إلى تكوين أقرب للغازات النبيلة، ويساعد تكوين الأيونات (سواء من خلال اكتساب أو فقدان الإلكترونات) على استكمال ثمانية الإلكترونات. جميع العناصر تميل إلى الرغبة في اكتساب أو فقدان الإلكترونات، وبالتالي فإن لديها نفس التكوين الإلكتروني كأقرب غاز نبيل، وذلك يساعد على تحقيق الاستقرار

في تفاعل بين المعادن واللافلزات، تفقد المعادن إلكتروناتها بشكل عام لإكمال الثمانية، بينما تكتسب اللافلزات إلكترونات لإكمال الثمانية. تتفاعل المعادن وغير الفلزات بشكل عام لتكوين مركبات أيونية.

تعرف المركبات الأيونية أيضًا باسم المركبات الكهربية، وتُعرف الرابطة الكيميائية التي تشكلت عن طريق نقل الإلكترونات من ذرة إلى أخرى باسم الرابطة الأيونية، وتحتوي هذه المركبات على أيونات، وعادة ما تكون المركبات الأيونية محايدة، لذلك، تتحد الأيونات بطرق تحيد شحناتها، إلكترونات التكافؤ أو إلكترونات الذرة التي يمكنها المشاركة في تكوين روابط كيميائية مع ذرات أخرى هم الإلكترونات الأبعد عن النواة.

أمثلة للمركبات الأيونية

كلوريد الصوديوم: الصوديوم هو عنصر فلزي، بينما الكلور هو مادة غير فلزية. يتفاعل معدن الصوديوم مع الكلور لتكوين مركب أيوني يسمى كلوريد الصوديوم.

يتكون الصوديوم من 11 إلكترونًا في العدد الذري، وبالتالي فإن تكوينه الإلكتروني هو 2، 8، 1، حيث يحتوي على إلكترونٍ واحدٍ فقط في الغلاف الخارجي، ولذلك، تتبرع ذرة الصوديوم بإلكترونٍ واحدٍ لذرة الكلور لتشكل أيون الصوديوم Na+ 

على الجانب الآخر، العدد الذري للكلور هو 17، تكوينه الإلكتروني هو 2،8،7 . لذلك، تحتوي ذرة الكلور على 7 إلكترونات في الغلاف الخارجي وتحتاج إلى إلكترون آخر لتحقيق تكوين إلكتروني مستقر أو تكوين غاز خامل. لذلك، تأخذ ذرة الكلور إلكترونًا واحدًا من ذرة الصوديوم وتشكل أيون كلوريد سالب الشحنة، أي Cl-.عندما يتفاعل الصوديوم مع الكلور، فإنه ينقل إلكترونًا خارجيًا إلى ذرة الكلور بفقدان إلكترون واحد، تشكل ذرة الصوديوم أيون الصوديوم (Na +) ومن خلال اكتساب إلكترون واحد، تشكل ذرة الكلور أيون الكلوريد (Cl-).

يحمل أيون الصوديوم شحنة موجبة بينما تحمل أيونات الكلوريد شحنة سالبة، وبسبب الشحنات المعاكسة، تتم جمع أيونات الصوديوم وأيونات الكلوريد معًا بواسطة الجذب الكهروستاتيكي لتشكيل كلوريد الصوديوم NaCl أو Na + Cl-.

في مركب كلوريد الصوديوم، التكوين الإلكتروني للصوديوم هو 2،8 والذي يشبه غاز النيون الخامل والتكوين الإلكتروني لأيون الكلوريد هو 2،8،8 والذي يشبه غاز الأرجون الخامل، ونتيجة لذلك، فإن مركب كلوريد الصوديوم مستقر للغاية، وبالتالي، فإن كلوريد الصوديوم مركب أيوني ويحتوي على روابط أيونية.

تنقسم الأيونات إلى نوعين، الأنيونات التي لها شحنة سالبة والكاتيونات التي تميل إلى أن تكون لها شحنة موجبة

كيفية تكوين مركب أيوني

يتم تشكيل مركب أيوني عن طريق تبادل إلكترون واحد أو أكثر من ذرة، عادة معدنية، مع ذرة أخرى، وعادة غير معدنية. وينتج عن هذا التبادل الإلكتروني جاذبية كهروستاتيكية بين الذرتين تسمى الرابطة الأيونية. وتسمى الذرة التي تفقد إلكترونا أو أكثر من الإلكترونات التكافؤ لتصبح أيونا موجبا بـ “الكاتيون”، بينما تسمى الذرة التي تكتسب إلكترونات وتصبح سالبة الشحنة بـ “الأنيون.

ويسمح تبادل إلكترونات التكافؤ للأيونات بتحقيق تكوينات إلكترونية تحاكي تلك الخاصة بالغازات النبيلة، مما يرضي قاعدة الثمانيات، والتي تنص على أن الذرة تكون أكثر استقرارًا عندما يكون هناك ثمانية إلكترونات في غلاف التكافؤ. وتميل الذرات التي تحتوي على أقل من ثمانية إلكترونات إلى إرضاء قاعدة الثنائي، بوجود إلكترونين في غلاف التكافؤ من خلال تلبية قاعدة الثنائي أو قاعدة الثمانيات، تكون الأيونات أكثر استقرارًا.

ويشار إلى الكاتيون بشحنة موجبة (+ شيء) على يمين الذرة، ويشار إلى الأنيون بشحنة سالبة عالية (- شيء) على يمين الذرة، وعندما تتشكل الأيونات المشحونة عكسيا، فإنها تجتذب بشحناتها الموجبة والسالبة وتشكل مركبا أيونيا. تتشكل الروابط الأيونية أيضا عندما يكون هناك فرق كبير في الكهرباء بين ذرتين، حيث يتسبب هذا الاختلاف في مشاركة غير متكافئة للإلكترونات بحيث تفقد إحدى الذرات إلكترونا أو أكثر تماما وتكتسب الذرة الأخرى إلكترونا أو أكثر، كما هو الحال في تكوين رابطة أيونية بين ذرة فلزية (الصوديوم) وغير فلزية (الفلور).

خصائص المركب الأيوني

نظرًا لأن جميع المركبات الأيونية تتشكل عندما تنجذب الأنيونات والكاتيونات إلى بعضها البعض، فإن المركبات الأيونية عادة ما تتمتع بخصائص متشابهة، وتشمل هذه الخصائص ما يلي:

• الخصائص الفيزيائية للمركبات الأيونية

بسبب الجاذبية القوية بين الأيونات الموجبة والسالبة، تتكون المركبات الأيونية من مواد صلبة وصعبة الكسر. وعند الضغط عليها، تنكسر عادة إلى قطع، ما يجعلها هشة.

•  درجة انصهار وغليان المركبات الأيونية

بسبب وجود قوى الجذب الكهروستاتيكية بين الأيونات، يتطلب كسر الروابط الأيونية بين الذرات كمية كبيرة من الطاقة، وبالتالي، فإن المركبات الأيونية لها نقاط انصهار وغليان عالية.

• ذوبان المركبات الأيونية

عادةً ما تكون المركبات الأيونية قابلة للذوبان في المذيبات القطبية مثل الماء، بينما تنخفض قابلية الذوبان في المذيبات غير القطبية مثل البنزين والكيروسين وغيرها.

• توصيل الكهرباء

لا تقوم المركبات الأيونية بتوصيل الكهرباء في الحالة الصلبة ولكنها موصلة جيدة في الحالة المنصهرة. يتضمن توصيل الكهرباء تدفق الشحنة من نقطة إلى أخرى. في الحالة الصلبة ، نظرًا لأن حركة الأيونات غير ممكنة، فإن المركبات الأيونية لا توصل الكهرباء. بينما في الحالة المنصهرة، توصل المركبات الأيونية الكهرباء حيث يتم التغلب على قوى الجذب الكهروستاتيكية بين الأيونات بالحرارة المنبعثة. ومن الجدير بالذكر أيضا أن المركبات الأيونية تقوم بتوصيل الكهرباء عند الذوبان في الماء.

• المركبات الأيونية تشكل بلورات .
• تحتوي المركبات الأيونية على محتوى حراري أعلى من الاندماج والتبخر بالمقارنة مع المركبات الجزيئية.

تحديد صيغة المركب الأيوني

لتحديد الصيغ الكيميائية للمركبات الأيونية، يجب استيفاء الشرطين التاليين:

1. يجب على كل أيون الالتزام بقاعدة الثمانيات لتحقيق أقصى درجات الاستقرار.
2. تتفاعل الأيونات بطريقة تجعل المركب الأيوني الكلي محايدًا، وبمعنى آخر، يجب توازن شحنات الأيونات.

يتفاعل المغنيسيوم والفلور لتشكيل مركب أيوني. ما هي الصيغة الكيميائية للمركب؟

يشكل Mg الأكثر شيوعًا أيون 2+، هذا لأن Mg يحتوي على إلكترونين تكافئين ويريد التخلص من هذه الأيونات لإطاعة قاعدة الثماني، بينما يحتوي الفلور على سبعة إلكترونات تكافؤ وعادة ما يشكل F – ion لأنه يكتسب إلكترونًا واحدًا لإرضاء قاعدة الثمانيات. عندما يتحد Mg 2+ و F – لتكوين مركب أيوني، يجب إلغاء شحناتها، ولذلك، واحدة المغنيسيوم 2+ يحتاج إلى F – أيونات، وتتم موازنة 2+ من Mg من خلال وجود اثنين من الأيونات المشحونة -1. إذن ، صيغة المركب هي MgF 2 . يشير الرمز السفلي الثاني إلى وجود نوعين من الفلورين مرتبطين أيونيًا بالمغنيسيوم.

على المستوى الجزيئي، تتكون المركبات الأيونية من هياكل شبكية بلورية تتميز بنقاط انصهار وغليان عالية، وتصبح موصلة جيدة للكهرباء عند الذوبان أو الانحلال.