ملخص درس الروابط الأيونية كيمياء الصف العاشر المتقدم

ملخص درس الروابط الأيونية كيمياء الصف العاشر المتقدم

المركبات الأيونية 

الرابطة الكيميائية

جميع الذرات تكون متعادلة كهربيا لأن عدد البروتونات الموجية المكونة للنواة يتساوى مع عدد الإلكترونات السالبة التي تدور حول النواة، لكن في المقابل ليست كل الذرات مستقرة، تمتلك العديد من الذرات طاقة عالية تجعلها غير مستقرة مما يدفعها لمحاولة الوصول لحالة الاستقرار بتقليل طاقتها ويتم ذلك خلال تكوين الروابط الكيميائية حيث تفقد الذرة إلكترونات أو تكتسب أو تشارك إلكترونات تكافؤها مع ذرات أخرى

كيف تصل الذرات لحالة الاستقرار

عندما تصل الذرات لمستوى أخير ممتلئ بالإلكترونات و ذلك، بفقدان إلكترونات من مستواها الأخير أو اكتساب إلكترونات أو المشاركة بها

الرابطة الكيميائية: قوة تجاذب تنشأ بين ذرتين أو أكثر من خلال فقدان الذرة الإلكتروناتها أو اكتساب إلكترونات أو مشاركتها مع ذرات أخرى وذلك للوصول لتوزيع إلكتروني مشابه لتوزيع أقرب غاز نبیل...

تكوين الأيون الموجب

يتكون الأيون الموجب عندما تفقد الذرة إلكترون أو أكثر من إلكترونات تكافؤها وذلك للوصول لتوزيع إلكتروني مشابه لتوزيع أقرب غاز نبيل.

خواص المركبات الأيونية

يتحكم البناء الفيزيائي للمركبات الأيونية في خواصها، ويتكون البناء الفيزيائي من عدد كبير من الأيونات الموجبة والسالبة والتي يتحدد عددها بحسب عدد الإلكترونات التي يفقدها الفلز وعدد الإلكترونات التي يكتسبها اللافلز. فمثلا تترتب الأيونات في بلورة كلوريد الصوديوم بحيث يحاط كل أيون موجب بستة أيونات سالبة والعكس صحيح، وبذلك تكون النسبة النهائية للأيونات ( 1:1) ويكون الشكل النهائي للبلورة مكعبا.

الشبكة البلورية: ترتیب هندسي ثلاثي الأبعاد يحاط فيه الأيون الموجب بالأيونات السالبة وكذلك يحاط الأيون السالب بالأيونات الموجبة.

الخواص الفيزيائية 

درجات الانصهار والغليان

تتسم المركبات الأيونية بدرجات انصهار وغليان مرتفعة وذلك بسبب قوة الرابطة الأيونية والتي ترتبط بالتجاذب بين الأيونات الموجبة والسالبة المكونة للبلورة، كذلك تمتاز بألوان زاهية بسبب وجود الفلزات الانتقالية داخل الشبكة البلورية.

توصيل الكهرباء

يعتمد توصيل الكهرباء على توافر الشحنات حرة الحركة، ولأن الشحنات تكون متماسكة في حالة المواد الأيونية الصلبة فإنها لا توصل الكهرباء. أما وعلى العكس من ذلك في حالة المصهور أو المحلول فإنها توصل التيار الكهربائي بسبب تواجد الجسيمات المشحونة حرة الحركة.

الإلكتروليت: المركب الأيوني الذي يوصل محلوله التيار الكهربي. 

الصلابة تتميز المركبات الأيونية بالقوة والصلابة ، و هذا بسبب التماسك الواضح بين الشحنات المختلفة المكونة للمركب الأيوني

الروابط الفلزية وخواص الفلزات

ما أوجه الشبه بين الروابط في الفلزات والروابط في المركبات الأيونية ؟

١) الروابط تعتمد على التجاذب بين الشحنات المختلفة. 

2) تكون الفلزات شبكات بلورية شبيهة بتلك التي تكوها المركبات الأيونية.

الأيونات الموجبة بدلا من مشاركة إلكترونات التكافؤ أو فقداها تتداخل مستويات الطاقة الخارجية في الفلز مع بعضها، ويحيط بحر الإلكترونات بالأيونات الموجية مكونين مع الشبكة الفلزية. لا ترتبط الإلكترونات بذرة محددة ولكنها تنتقل بحرية من ذرة إلى أخرى،

نموذج بحر الإلكترونات: التداخل الناتج بين مستويات الطاقة الخارجية الأيونات الفلز والتي تحيط بها الإلكترونات. 

الإلكترونات الحرة: الإلكترونات التي تتحرك بحرية خلال الأيونات الموجية المكونة للشبكة الفلزية. 

الرابطة الفلزية: قوة التجاذب بين الأيونات الموجبة وخر الإلكترونات الحرة في الشبكة الفلزية. 

خواص الفلزات 

درجتا الانصهار والغاليان

للفلزات درجات انصهار و غليان مرتفعة وذلك بسبب قوة الرابطة الفلزية، إلا أن درجة الانصهار تكون أقل من المتوقع وذلك لأن الأيونات الموجية والإلكترونات السالبة ليست بحاجة لطاقة كبيرة کی تقرلق فوق بعضها إلا أنها تحتاج لطاقة كبيرة لفصل الأيونات عن بعضها تماما وهو ما ينعكس على ارتفاع درجة الغليان.

تتفاوت درجات غليان الفلزات فنجد الزئبق السائل في درجات الحرارة العادية والذي يستخدم في مقاس الحرارة وفي المقابل حد درجة انصهار التنجستين تساوي 3422°C لذا يستخدم كفتيل للمصباح و في صنع المركبات الفضائية . 

قابلية الطرق والسحب

قابلية الطرق: قابلية تحول المادة إلى صفائح رقيقة. 

قابلية السحب: قابلية المادة التحول إلى أسلاك.

الفلزات قابلة للطرق والسحب، وذلك لأن الجسيمات تتحرك بواسطة الشد أو الدفع مع التأكيد على أن الترابط قوي جدا بين الأيونات الموجبة وبحر الإلكترونات مما يجعل غالبية الفلزات متينة للغاية .

توصيل الحرارة والكهرباء

بسبب حرية حركة الإلكترونات تكون الفلزات موصلة جيدة للحرارة والكهرباء، وليس هذا وفقط بل إما السبب الرئيسي للمعان بعض المعادن و بريقها.

الصلابة والقوة

كلما زادت عدد الشحنات الموجبة والسالية في الشبكة الفلزية كان الفلز أقوى، إن الفلزات الانتقالية لا تشارك في الشبكة بإلكترونات المستوى الفرعي s فقط بل وكذلك بعض إلكترونات d وهذا ما يجعلها أقوى وأصلب.

لماذا يكون الحديد والنيكل أقوى وأصلب من الليثيوم والصوديوم ؟

الليثيوم والصوديوم معادن لينة و كذلك كافة الفلزات القلوية (فلزات المجموعة الأولى) وذلك لأنها تشارك في الشبكة الفلزية بإلكترون وحيد، وفي المقابل تشارك عناصر الحديد و النيكل بإلكترونات المستوى الفرعي هو بعض إلكترونات d وهذا ما يجعلها أقوى وأصلب.

السبائك الفلزية 

السبيكة خليط من العناصر ذات الخواص الفلزية الفريدة. مثل الفولاذ والبرونز. 

خواص السبائك

تختلف خواص السبائك عن العناصر المكونة لها بالرغم من أنها خليط وليست مرکب. فالفولاذ مثلا مصنوع من الحديد مخلوط بعناصر منها الكربون إلا أنه أكثر قوة.

طاقة الشبكة البلورية

طاقة الشبكة البلورية: الطاقة اللازمة لفصل أيونات ا مول من المادة الأيونية، في هذه الحالة تكون طاقة ممتصة، وتزداد بزيادة التجاذب بين مكونات المركب.

وهي كذلك نفس مقدار الطاقة المتطلقة أثناء تكون نفس الامول، وفي هذه الحالة تكون طاقة متطلقة

ترتبط طاقة الشبكة ب

مقدار الشحنة

لا تزيد طاقة الشبكة بزيادة الشحنة التي تحملها الأيونات المكونة للمرکب 

مرکب MgO له طاقة شبكة أكبر ب 4 مرات من المركب NaF 

يحمل أيون Mg شحنة +2 وأيون 0 شحنة 2-

يحمل أيون Na شحنة 1+ و أيون F شحنة 1-

مقدار الحجم 

تقل طاقة الشبكة بزيادة حجوم الأيونات المكونة المركب.

كلما زادت حجوم الأيونات زادت المسافات بينها مما يقلل من قوى التجاذب و بالتالي يقلل من طاقة الشبكة 

المركبات التي يكونها أيون الليثيوم أقوى من التي يكونها أيون البوتاسيوم لأن الليثيوم أصغر في الحجم من البوتاسيوم.

صيغ المركبات الكيميائية وأسماؤها

الصيغة الكيميائية: الصيغة الكيميائية لمركب أيوني. 

حيث أن المركب الأيوبي يتكون من كم هائل من الأيونات الموجبة والسالبة فإن أصغر قيمة يمكن استخلاصها من نسب تواجد الأيونين الموجب والسالب هي ما يكتب عند كتابة وحدة الصيغة، فنجد أن CaCl2 هي أصغر نسبة تتواجد في مركب كلوريد الكالسيوم، وفي النهاية أحد الشحنة الإجمالية على المركب تساوي صفر.

الأيونات أحادية الذرات 

الأيون أحادي الذرات: أيون يتكون من ذرة واحدة فقط إما موجبة ناتجة من فلز أو سالبة ناتجة من الافلز.

تتكون المركبات الأيوينية الثنائية من ترابط أيونين أحادي الذرات أحدهما موجب والآخر سالب، ويكون الأيون أحادي الذرة بغض النظر عن شحنته أو قيمة هذه الشحنة فأيونات (الفلور F) ، (المغنيسيوم Mg) و (الألومنيوم Al) هي أيونات أحادية بالرغم من اختلاف شحنتها أو قيمة الشحنة 

أعداد التأكسد 

عدد التأكسد: الشحنة التي يحملها الأيون أحادي الذرة.

يشير عدد التأكسد إلى عدد الإلكترونات المفقودة أو المكتسبة خلال تكون الأيون فعدد تأكسد الصوديوم في مركب كلوريد الصوديوم يساوي +1 وعدد تأكسد الكلور يساوي -1. تختلف أعداد التأكسد الممكنة للعناصر الانتقالية والتي تقع ضمن المجموعات من 3 إلى 12 في الجدول الدوري وكذلك بعض عناصر المجموعة 13 و14 كما بالجدول التالي