درس الروابط الكيميائية ( الرابطة الأيونية ) .
--------------------------------------------------------------------------------
كل شيءِ في الكون يسعى لأن يكون في أقل مستوىً من الطاقة ، هذه هي سنة الكون وإرادة الله سبحانه وتعالى في خلقه ، فكل مافي الكون يسعى إلى السكون والثبات ولكن الله غالب على أمره فلا سكون ولا هدوء إلا أن يشاء الله .
هلاسألنا أنفسنا : لماذا يركن الكائن الحي إلى الهدوء والدعة ؟ لماذا تسقط الأجسام من الأعلى إلى الأسفل ؟ ولماذا تتحد العناصر لتكون المركبات ؟
الجواب عوداً على بدء ، إنه رغبة الأجسام وسعيها لأن تكون في أقل مستوى من الطاقة . فطاقة المركب ( في الغالب ) تكون أقل من مجموع طاقات العناصر المكونة له ، لذلك نجد ذرات العناصر تميل لأن ترتبط ببعضها ( عن طريق روابط كيميائية ) لتكوين المركبات وكل عنصر يرتبط بعددٍ من الروابط مساوٍ لتكافؤه .
إخواني وأخواتي السلام عليكم ورحمة الله وبركاته وأهلاً وسهلاً بكم في درس وموضوع جديد بعنوان ( الروابط الكيميائية .
في هذا الدرس سنعرض بإذن الله وتوفيقه إلى عددٍ من الروابط الكيميائية المشهورة ولعل من أهمها الروابط التالية :
الرابطة الأيونية .
الرابطة التساهمية .
الرابطة التساهمية التناسقية .
روابط ( قوى ) فان درفال .
الرابطة الهيدروجينية .
الرابطة الفلزية .
موضوع الدرس : الرابطة الأيونية .
الأهداف التعليمية : يتوقع من الطالب في نهاية الدرس أن :
1- يوضح كيف ترتبط ذرات العناصر في المركبات .
2- يشرح سبب اتحاد ذرات العناصر لتكوين المركبات .
3- يعدد ستاً من الروابط الكيميائية .
4- يعرّف الرابطة الأيونية .
5- يمثّل للرابطة الأيونية .
6- يذكر بين أي العناصر تتكون الرابطة الأيونية .
7- يعرّف طاقة الرابطة الأيونية .
8- يوضّح أثر كلٍ من كمية الشحنة ونصف القطر الأيوني على كمية طاقة الرابطة الأيونية .
9- يعرّف طاقة الترتيب البلوري .
10- يشرح أثر كلٍ من كمية الشحنة ( على الأيون الموجب والسالب ) ونصف القطر الأيوني على قيمة طاقة الترتيب البلوري .
11- يوضّح العلاقة بين قيمة طاقة الترتيب البوري للمركب الأيوني ومدى ثباته واستقراراه .
12- يوضّح العلاقة بين قيمة طاقة الترتيب البلوري للمركب الأيوني ودرجة إنصهاره وغليانه .
13- يعلل سبب ارتفاع كثافة ودرجة غليان وانصهار المركبات الأيونية .
14- يعلل سبب عدم قابلية المركبات الأيونية للتوصيل الكهربي في حالتها الصلبة .
15- يشرح سبب قابلية المركبات الأيونية للتوصيل الكهربي في المصهور والمحلول المائي .
الرابطة الأيونية : عبارة عن تجاذب كهربي بين أيونين أيون موجب تكون نتيجة فقدان ذرة العنصر لإلكترون أو أكثر وأيون سالب تكون نتيجة اكتساب ذرة العنصر لإلكترون أو أكثر .
( ومن الضروري هنا أن نركز على طبيعة الرابطة الأيونية وهي التجاذب الكهربي حتى يمكننا التمييز بدقة بين الروابط الكيميائية والتفريق بينها )
وتحدث الرابطة الأيونية عادةً بين الفلزات (ذات طاقة التأين المنخفضة والتي تميل لفقدان الإلكترونات ) واللافلزات (ذات الألفة الالكترونية المرتفعة والتي تميل لاكتساب الالكترونات ) .
مثال:-
يرتبط أيون الصوديوم + Na بأيون الكلور - Cl في مركب كلوريد الصوديوم برابطة أيونية .
Na -------> Na+ + 1e
Cl + 1e ---------> Cl- v
___________________
Na + Cl --------> Na+ + Cl- v
فعنصر الصوديوم يفقد الكترون واحد من مستوى تكافؤه ليصبح أيون موجب أحادي ذو توزيع الالكتروني مشابه للتوزيع الالكتروني للغاز الخامل الذي قبله وهو النيون .
Na / 1S2 2S2 2P6 3S1
Na+ / 1S2 2S2 2P6
وعنصر الكلور يكتسب الكترون واحد في مستوى تكافؤه ليصبح أيون سالب ذو تركيب الكتروني مشابه لتركيب الغاز الخامل الذي بعده وهو الارجون .
Cl / 1S2 2S2 2P6 3S2 3P5
Cl- / 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6
[img]
[/img]
وللرابطة الأيونية طاقة تعرف باسم ( طاقة الرابطة الأيونية ) وهي طاقة وضع ناتجة ( سالبة ) تعتمد قيمتها على كمية الشحنة المتوفرة بالأيونين وعلى نصف قطر ( الحجم الذري ) كلِ منهما .
طاقة الرابطة الأيونية = - ي2 / ر
حيث ي : كمية الشحنة . ر : مجموع نصفي قطر الأيونين .
ويتضح من العلاقة السابقة أنه كلما زادت كمية الشحنة كلما نقصت طاقة الرابطة الأيونية ( زيادة قيمة البسط تزيد من قيمة الكسر وبأن الكسر سالب الشحنة فإن الناتج يقل ) ويصبح المركب الأيوني أكثر استقراراً .
أما بالنسبة لنصف القطر فيلاحظ من العلاقة أنه كلما كبر نصف القطر الذري لأحد الأيونين أو كليهما زادت طاقة الرابطة الأيونية ( زيادة قيمة المقام تقلل من قيمة الكسر وبما أن الكسر سالب فالقيمة تزداد ) ويصبح المركب أقل استقراراً .
وللتغلب على طاقة الرابطة الأيونية وكسرها ( فصل الأيونين المكونين للرابطة ) فإننا نحتاج إلى طاقة ( موجبة ) تعرف هذه الطاقة باسم طاقة الترتيب البلوري .
وتعرف طاقة الترتيب البلوري بأنها الطاقة التي نحتاجها لنحول مركباً بلورياً ( أيونياً ) في الحالة الصلبة إلى أيونات منفصلة في الحالة الغازية ) .
إذاً فطاقة الترتيب البلوري طاقة مساوية لطاقة الرابطة الأيونية ( كحد أدنى ) مع اختلاف الإشارة .
طاقة الترتيب البلوري = ي2 / ر
وعلى هذا فإن ارتفاع قيمة طاقة الترتيب البلوري لمركب ما يعني أن هذا المركب أكثر استقراراً وتزداد طاقة الترتيب البلوري بزيادة قيمة كمية الشحنة أو نقصان نصف القطر الذري ( لأحد الأيونين أو كليهما ) كما يتضح من العلاقة السابقة .
مثال1 : أيهما أعلى طاقة ترتيب بلوري NaCl أم CaCl2 ولماذا ؟
مثال2 : رتب المركبات التالية تصاعدياً حسب طاقة ترتيبها البلوري : LiCl ، LiBr ، LiI مبدياً تبريراً للترتيب المقترح .
خصائص المركبات الأيونية
كما ذكرنا في السابق بأن المركبات الأيونية توجد على شكل تجمعات أيونية في أشكال معينة يطلق عليها ( الأشكال البلورية ) ونجد في هذه الأشكال ترتيب بلوري منظم للأيونات بحيث أن كل أيون ذو شحنة معينة يكون منجذباً إلى مجموعة من الأيونات ذو الشحنة المخالفة ، بمعنى أن الأيون الواحد يكون مرتبطاً بعدة روابط أيونية في نفس الوقت .
وهذا ما يفسر وجود المركبات الأيونية عادةً في الحالة الصلبة ( كثافة عالية ) كما يفسر هذا الوضع أيضاً درجات الانصهار والغليان المرتفعة لهذه المركبات .
ومن أهم صفات المركبات الأيونية عدم قدرتها على التوصيل الكهربي في الحالة الصلبة نظراً لارتباط الأيونات وعدم قدرتها على الحركة بينما تصبح موصلة للكهرباء عند صهرها أو إذابتها في الماء ( الأيونات حرة الحركة في المصهور وفي المحلول المائي ) .
--------------------------------------------------------------------------------
كل شيءِ في الكون يسعى لأن يكون في أقل مستوىً من الطاقة ، هذه هي سنة الكون وإرادة الله سبحانه وتعالى في خلقه ، فكل مافي الكون يسعى إلى السكون والثبات ولكن الله غالب على أمره فلا سكون ولا هدوء إلا أن يشاء الله .
هلاسألنا أنفسنا : لماذا يركن الكائن الحي إلى الهدوء والدعة ؟ لماذا تسقط الأجسام من الأعلى إلى الأسفل ؟ ولماذا تتحد العناصر لتكون المركبات ؟
الجواب عوداً على بدء ، إنه رغبة الأجسام وسعيها لأن تكون في أقل مستوى من الطاقة . فطاقة المركب ( في الغالب ) تكون أقل من مجموع طاقات العناصر المكونة له ، لذلك نجد ذرات العناصر تميل لأن ترتبط ببعضها ( عن طريق روابط كيميائية ) لتكوين المركبات وكل عنصر يرتبط بعددٍ من الروابط مساوٍ لتكافؤه .
إخواني وأخواتي السلام عليكم ورحمة الله وبركاته وأهلاً وسهلاً بكم في درس وموضوع جديد بعنوان ( الروابط الكيميائية .
في هذا الدرس سنعرض بإذن الله وتوفيقه إلى عددٍ من الروابط الكيميائية المشهورة ولعل من أهمها الروابط التالية :
الرابطة الأيونية .
الرابطة التساهمية .
الرابطة التساهمية التناسقية .
روابط ( قوى ) فان درفال .
الرابطة الهيدروجينية .
الرابطة الفلزية .
موضوع الدرس : الرابطة الأيونية .
الأهداف التعليمية : يتوقع من الطالب في نهاية الدرس أن :
1- يوضح كيف ترتبط ذرات العناصر في المركبات .
2- يشرح سبب اتحاد ذرات العناصر لتكوين المركبات .
3- يعدد ستاً من الروابط الكيميائية .
4- يعرّف الرابطة الأيونية .
5- يمثّل للرابطة الأيونية .
6- يذكر بين أي العناصر تتكون الرابطة الأيونية .
7- يعرّف طاقة الرابطة الأيونية .
8- يوضّح أثر كلٍ من كمية الشحنة ونصف القطر الأيوني على كمية طاقة الرابطة الأيونية .
9- يعرّف طاقة الترتيب البلوري .
10- يشرح أثر كلٍ من كمية الشحنة ( على الأيون الموجب والسالب ) ونصف القطر الأيوني على قيمة طاقة الترتيب البلوري .
11- يوضّح العلاقة بين قيمة طاقة الترتيب البوري للمركب الأيوني ومدى ثباته واستقراراه .
12- يوضّح العلاقة بين قيمة طاقة الترتيب البلوري للمركب الأيوني ودرجة إنصهاره وغليانه .
13- يعلل سبب ارتفاع كثافة ودرجة غليان وانصهار المركبات الأيونية .
14- يعلل سبب عدم قابلية المركبات الأيونية للتوصيل الكهربي في حالتها الصلبة .
15- يشرح سبب قابلية المركبات الأيونية للتوصيل الكهربي في المصهور والمحلول المائي .
الرابطة الأيونية : عبارة عن تجاذب كهربي بين أيونين أيون موجب تكون نتيجة فقدان ذرة العنصر لإلكترون أو أكثر وأيون سالب تكون نتيجة اكتساب ذرة العنصر لإلكترون أو أكثر .
( ومن الضروري هنا أن نركز على طبيعة الرابطة الأيونية وهي التجاذب الكهربي حتى يمكننا التمييز بدقة بين الروابط الكيميائية والتفريق بينها )
وتحدث الرابطة الأيونية عادةً بين الفلزات (ذات طاقة التأين المنخفضة والتي تميل لفقدان الإلكترونات ) واللافلزات (ذات الألفة الالكترونية المرتفعة والتي تميل لاكتساب الالكترونات ) .
مثال:-
يرتبط أيون الصوديوم + Na بأيون الكلور - Cl في مركب كلوريد الصوديوم برابطة أيونية .
Na -------> Na+ + 1e
Cl + 1e ---------> Cl- v
___________________
Na + Cl --------> Na+ + Cl- v
فعنصر الصوديوم يفقد الكترون واحد من مستوى تكافؤه ليصبح أيون موجب أحادي ذو توزيع الالكتروني مشابه للتوزيع الالكتروني للغاز الخامل الذي قبله وهو النيون .
Na / 1S2 2S2 2P6 3S1
Na+ / 1S2 2S2 2P6
وعنصر الكلور يكتسب الكترون واحد في مستوى تكافؤه ليصبح أيون سالب ذو تركيب الكتروني مشابه لتركيب الغاز الخامل الذي بعده وهو الارجون .
Cl / 1S2 2S2 2P6 3S2 3P5
Cl- / 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6
[img]
[/img]وللرابطة الأيونية طاقة تعرف باسم ( طاقة الرابطة الأيونية ) وهي طاقة وضع ناتجة ( سالبة ) تعتمد قيمتها على كمية الشحنة المتوفرة بالأيونين وعلى نصف قطر ( الحجم الذري ) كلِ منهما .
طاقة الرابطة الأيونية = - ي2 / ر
حيث ي : كمية الشحنة . ر : مجموع نصفي قطر الأيونين .
ويتضح من العلاقة السابقة أنه كلما زادت كمية الشحنة كلما نقصت طاقة الرابطة الأيونية ( زيادة قيمة البسط تزيد من قيمة الكسر وبأن الكسر سالب الشحنة فإن الناتج يقل ) ويصبح المركب الأيوني أكثر استقراراً .
أما بالنسبة لنصف القطر فيلاحظ من العلاقة أنه كلما كبر نصف القطر الذري لأحد الأيونين أو كليهما زادت طاقة الرابطة الأيونية ( زيادة قيمة المقام تقلل من قيمة الكسر وبما أن الكسر سالب فالقيمة تزداد ) ويصبح المركب أقل استقراراً .
وللتغلب على طاقة الرابطة الأيونية وكسرها ( فصل الأيونين المكونين للرابطة ) فإننا نحتاج إلى طاقة ( موجبة ) تعرف هذه الطاقة باسم طاقة الترتيب البلوري .
وتعرف طاقة الترتيب البلوري بأنها الطاقة التي نحتاجها لنحول مركباً بلورياً ( أيونياً ) في الحالة الصلبة إلى أيونات منفصلة في الحالة الغازية ) .
إذاً فطاقة الترتيب البلوري طاقة مساوية لطاقة الرابطة الأيونية ( كحد أدنى ) مع اختلاف الإشارة .
طاقة الترتيب البلوري = ي2 / ر
وعلى هذا فإن ارتفاع قيمة طاقة الترتيب البلوري لمركب ما يعني أن هذا المركب أكثر استقراراً وتزداد طاقة الترتيب البلوري بزيادة قيمة كمية الشحنة أو نقصان نصف القطر الذري ( لأحد الأيونين أو كليهما ) كما يتضح من العلاقة السابقة .
مثال1 : أيهما أعلى طاقة ترتيب بلوري NaCl أم CaCl2 ولماذا ؟
مثال2 : رتب المركبات التالية تصاعدياً حسب طاقة ترتيبها البلوري : LiCl ، LiBr ، LiI مبدياً تبريراً للترتيب المقترح .
خصائص المركبات الأيونية
كما ذكرنا في السابق بأن المركبات الأيونية توجد على شكل تجمعات أيونية في أشكال معينة يطلق عليها ( الأشكال البلورية ) ونجد في هذه الأشكال ترتيب بلوري منظم للأيونات بحيث أن كل أيون ذو شحنة معينة يكون منجذباً إلى مجموعة من الأيونات ذو الشحنة المخالفة ، بمعنى أن الأيون الواحد يكون مرتبطاً بعدة روابط أيونية في نفس الوقت .
وهذا ما يفسر وجود المركبات الأيونية عادةً في الحالة الصلبة ( كثافة عالية ) كما يفسر هذا الوضع أيضاً درجات الانصهار والغليان المرتفعة لهذه المركبات .
ومن أهم صفات المركبات الأيونية عدم قدرتها على التوصيل الكهربي في الحالة الصلبة نظراً لارتباط الأيونات وعدم قدرتها على الحركة بينما تصبح موصلة للكهرباء عند صهرها أو إذابتها في الماء ( الأيونات حرة الحركة في المصهور وفي المحلول المائي ) .
