المركبات الأيونية
المركبات الأيونية هي مركبات بين العناصر المعدنية التي توجد بين الذرات والتي تميل إلى فقدان الإلكترونات بسهولة مع العناصر غير المعدنية التي من المعروف أن خواصها تجعلها تكتسب الإلكترونات وهكذا يتم نقل الأيونات ويتحقق الاستقرار بين هذه العناصر نتعرف أكثر عنها المركبات الأيونية وخصائصها وأمثلة عليها بالإضافة إلى معلومات كيميائية أخرى مثيرة للاهتمام.
ما هي خصائص المركبات الأيونية؟
تتكون المركبات الأيونية، كما ناقشنا في المقدمة، من التفاعل الكيميائي الذي يحدث بين جميع العناصر المعدنية وغير المعدنية. من المعروف أن الذرة تحتوي على عدد معين من البروتونات والإلكترونات، يكون عددها متساويا، بينما تحمل البروتونات شحنة موجبة، بينما تحمل الإلكترونات شحنة سالبة، ويمكن أن يكون عددها موجبا وسالبا بسبب فقدانها. تكون التهمة.
يحدث تكوين المركبات الأيونية عندما يكون هناك توازن بين الشحنات السالبة والموجبة في الذرة. ومثال على ذلك اتحاد أيونات الصوديوم والكلور لتكوين كلوريد الصوديوم أو ملح الطعام المعروف، حيث تفقد ذرة الصوديوم إلكترونًا لتتحول إلى أيون موجب وتكتسب في نفس الوقت إلكترونًا. تفقد ذرة الكلور إلكترونًا لتتحول إلى أيون سالب، وبالتالي يتم تحييد الجانبين، مما يؤدي إلى تكوين كلوريد الصوديوم.
تتمتع المركبات الأيونية بشكل عام بالعديد من الخصائص المميزة التي يمكن أن تميزها عن غيرها من المركبات في عالم الكيمياء ونتعرف أكثر على هذه الخصائص في النقاط التالية:
تتشكل المركبات الأيونية على شكل بلورات. ومن السمات المميزة للمركبات الأيونية أنها تتواجد على شكل بلورات بدلاً من المواد الصلبة غير المتبلورة وعلى بنية منتظمة مع الأنيونات والكاتيونات المتناوبة على شكل بنية ثلاثية الأبعاد.
الأيونات الأصغر تملأ الفجوات لتتوافق مع الأيونات الأكبر حجما وبالتالي يؤثر ذلك على الليونة التي تشبه البلورات في شكل مركبات أيونية.
البلورات التي تشكل المركبات الأيونية صلبة وهشة. ومن السمات المميزة للمركبات الأيونية أن البلورات تتميز بالصلابة عندما تنجذب الأيونات الموجبة والسالبة فيها بقوة إلى بعضها البعض، وفي هذه الحالة يصعب فصلها، بينما تحدث الهشاشة، عندما تكون الأيونات ذات وتكون الشحنات المتشابهة قريبة من بعضها البعض ولذلك تتنافر الشحنات كهربائياً عند الضغط على البلورة مما يؤدي إلى انقسام البلورة وهذا دليل على هشاشتها وضعفه.
تتميز المركبات الأيونية بدرجات حرارة عالية وتصل إلى حالة الانصهار. ومن خصائصها أن درجة حرارة المركبات الأيونية مرتفعة ويمكن أن تصل إلى حالة الانصهار، حيث أن التغلب على جميع الروابط الأيونية السالبة والموجبة بالتساوي يتطلب كمية كبيرة من الطاقة الحرارية وبالتالي يذوب هذه المركبات الأيونية أو يتسبب في غليانها وربما اندماجها .
وتتميز المركبات الأيونية بأنها عوازل جيدة في الحالة الصلبة، بحيث لا يمكن مرور الكهرباء من خلالها، ويحدث من خلالها توصيل تيار كهربائي. إذا قمت بإذابته في الماء فقط، فإنه يفقد ميزة كونه عازلًا جيدًا للتيار الكهربائي.
يمكن استخدام المركبات الأيونية لتوصيل التيار الكهربائي عن طريق إذابتها وإطلاقها بعد ذوبانها في الماء، حيث يؤدي ذلك إلى تغيير خصائصها من العزل إلى توصيل الشحنات الكهربائية من خلال المحلول الملحي.
تكون درجة التبخر أعلى في المركبات الأيونية منها في المركبات الجزيئية. الفرق الأساسي بين المركبات الأيونية والجزيئية هو أن درجة التبخر في المركبات الأيونية أعلى بكثير منها في المركبات الجزيئية لأن المركبات الأيونية تحتاج إلى درجة حرارة عالية تمر عبرها المركبات، لذلك قدّر الكيميائيون أن درجة الحرارة أثناء الانصهار والتبخر الأيوني المركبات أعلى بحوالي 10 إلى 100 مرة من معظم المركبات الجزيئية.
أمثلة كيميائية مهمة للمركبات الأيونية
بعد التعرف على المركبات الأيونية، هناك العديد من الأمثلة المحددة للمركبات الأيونية، وكلها معروفة جدًا وتستخدم في العديد من المجالات، خاصة في الصناعة وفي تركيب بعض العناصر المستخدمة في مجالات أخرى. هذه الاتصالات هي:
- كلوريد الصوديوم: هو المركب الأيوني المهم لملح الطعام. ويتكون من تفاعل المعدن عنصر الصوديوم مع اللافلز عنصر الكلور، وهكذا يتكون المركب الأيوني لملح الطعام، إلا أنه يمكن استخدام المركب الأيوني كلوريد الصوديوم في الإنتاج لبعض المركبات الكيميائية، مثلاً في تحليل محلول الكلوريد المائي الذي يستخدم في إنتاج هيدروكسيد الصوديوم.
- كلوريد الكالسيوم: أحد العناصر الكيميائية المهمة التي يمكن أن تنشأ أيضاً من التفاعل بين المعادن واللافلزات، حيث يتكون هذا المركب من ارتباط أيون مع أيوني الكلور فينتج كلوريد الكالسيوم وبالتالي كلوريد الكالسيوم، ويستخدم في في العديد من المجالات، مثل البناء وفي استصلاح التربة الزراعية وتقويتها. كما يستخدم طبيًا لعلاج المرضى الذين يعانون من انخفاض مستويات الكالسيوم في خلايا الدم. كما يستخدم في بعض الصناعات الأخرى مثل صبغ الورق حيث يتم الاحتفاظ بألوان الصبغة.
- بيكربونات الصوديوم: من أهم العناصر التي يمكن أن تنتجها المركبات الأيونية هو العنصر المعروف ببيكربونات الصوديوم أو صودا الخبز، والذي يتكون من مركب أيوني بين الكربون والصوديوم ويستخدم في العديد من مجالات الحياة، بما في ذلك في إنتاج خبز الاستخدام اليومي وفي إنتاج الغاز، يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون في المختبر عن طريق تسخينه إلى درجة حرارة تزيد عن خمسين درجة مئوية.
- عنصر بروميد البوتاسيوم: يعتبر بروميد البوتاسيوم من أهم العناصر التي تنتجها المركبات الأيونية التي تنتج هذا العنصر الكيميائي الهام الذي يمكن استخدامه في العديد من المجالات الصناعية وغيرها مثل إنتاج اللوحات الفوتوغرافية والورق. في الطب البيطري، حيث يستخدم لعلاج بعض الأمراض لدى الحيوانات التي تعاني من نوبات الصرع.
- أكسيد المغنسيوم: يعتبر من المنتجات الهامة التي تتكون من تفاعل معدن المغنسيوم مع الأكسجين فينتج عنه أكسيد المغنسيوم الذي يستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات. ومن الصناعات الرئيسية التي تستفيد من هذا العنصر الكيميائي صناعة الصلب والسبائك والأسمنت وصناعة الألياف الزجاجية، بالإضافة إلى إمكانية استخدامه الطبي في إنتاج بعض المكملات الغذائية.
قواعد مهمة لكتابة صيغة المركبات الأيونية بشكل صحيح
عند كتابة المعادلات الكيميائية يجب اتباع بعض القواعد المهمة التي تساعد على كتابة المركبات الأيونية بشكل صحيح من خلال الخطوات التالية:
- التعرف على رموز الأيونات المعدنية واللافلزية وشحناتها الأيونية.
- وازن إجمالي شحنات الفلزات واللافلزات بحيث يكون المجموع صفرًا.
- كتابة الكاتيون قبل كتابة المركب الأيوني وكتابة الأنيون بعد ذلك.
- تجنب استخدام البادئة اليونانية عند الإشارة إلى عدد الذرات أو الأيونات الذرية المتعددة في صيغة المركب.
للمركبات الأيونية أهمية كبيرة في مختلف المجالات الصناعية والطبية. ولذلك كان من المهم معرفتها كيميائياً لتكوينها وتركيبها في المختبر للاستفادة منها في هذه المجالات.
