2.4:
الأيونات والشحنات الأيونية
2.4:
الأيونات والشحنات الأيونية
في التفاعلات الكيميائية العادية ، النواة— ؛ التي تحتوي على البروتونات والنيوترونات لكل ذرة وبالتالي تحدد العنصر— ؛ تظل دون تغيير. ومع ذلك ، يمكن إضافة الإلكترونات إلى الذرات عن طريق النقل من الذرات الأخرى ، والتي يتم فقدها عن طريق النقل إلى ذرات أخرى ، أو مشتركة مع ذرات أخرى. يتحكم نقل ومشاركة الإلكترونات بين الذرات في كيمياء العناصر. أثناء تكوين بعض المركبات ، تكتسب الذرات أو تفقد الإلكترونات لتشكيل جسيمات مشحونة كهربائيًا تسمى الأيونات.
عندما تفقد الذرة الإلكترونات ، فإنها تشكل أيونًا موجبًا يسمى الكاتيون. تحتوي الكاتيونات على بروتونات أكثر من الإلكترونات. وبالمثل ، عندما تكتسب الذرة إلكترونات ، فإنها تشكل أيونًا سالبًا يسمى الأنيون. الأنيونات لديها إلكترونات أكثر من البروتونات.
يساعد الجدول الدوري على توقع ما إذا كانت الذرة ستشكل أنيونًا أم كاتيونًا ، وكذلك شحنة الأيون الناتج. بالانتقال من أقصى اليسار إلى اليمين في الجدول الدوري ، تفقد ذرات المجموعة الرئيسية عددًا كافيًا من الإلكترونات لتترك لها نفس عدد الإلكترونات مثل ذرة الغاز النبيل السابق. يشكلون الكاتيونات بشحنة مساوية لرقم المجموعة. للتوضيح ، تفقد ذرة معدن قلوي (المجموعة 1) إلكترونًا واحدًا وتشكل كاتيونًا بشحنة 1+ ؛ يفقد معدن قلوي أرضي (المجموعة 2) إلكترونين ويشكل كاتيونًا بشحنة 2+ ، وهكذا. على سبيل المثال ، تفقد ذرة الكالسيوم المحايدة ، التي تحتوي على 20 بروتونًا و 20 إلكترونًا ، إلكترونين بسهولة. ينتج عن هذا كاتيون يحتوي على 20 بروتونًا و 18 إلكترونًا وشحنة 2+. يحتوي على نفس عدد الإلكترونات مثل ذرات الغاز النبيل السابق ، الأرجون ، ويرمز له بـ Ca 2+ . اسم أيون الفلز هو نفسه اسم ذرة المعدن التي يتكون منها ، لذلك يُطلق على Ca 2+ اسم أيون الكالسيوم.
بالانتقال من أقصى اليمين إلى اليسار في الجدول الدوري ، تكتسب ذرات العناصر الغير معدنية عمومًا إلكترونات كافية لمنحها نفس عدد الإلكترونات مثل ذرة الغاز النبيل التالي في الجدول الدوري. إنها تشكل الأنيونات بشحنة سالبة تساوي عدد المجموعات المتحركة إلى اليسار من الغازات النبيلة. على سبيل المثال ، ذرات المجموعة 17 عنصرًا (مجموعة واحدة من الغازات النبيلة) تكتسب إلكترونًا واحدًا وتشكل الأنيونات بـ 1 & ناقص ؛ الشحنة؛ ذرات المجموعة 16 عنصرًا (مجموعتان على اليسار) تكتسب إلكترونين وتشكل أيونات بـ 2 & ناقص ؛ تهمة ، وهلم جرا. على سبيل المثال ، يمكن لذرة البروم المحايدة ، التي تحتوي على 35 بروتونًا و 35 إلكترونًا ، أن تكتسب إلكترونًا واحدًا لتزويدها بـ 36 إلكترونًا. ينتج عن هذا أنيون به 35 بروتونًا و 36 إلكترونًا و 1 & ناقص ؛ الشحنة. له نفس عدد الإلكترونات مثل ذرات الغاز النبيل التالي ، الكريبتون ، ويرمز له بـ Br & minus؛ .
يمكن استخدام العلاقة بين شحنة الأيون وموضع المجموعة في الجدول الدوري كدليل في كثير من الحالات. ومع ذلك ، تنخفض قيمته التنبؤية عند التحرك نحو المركز في الجدول الدوري. غالبًا ما تُظهر المعادن الانتقالية وبعض المعادن الأخرى شحنات متغايرة لا يمكن التنبؤ بها من خلال موقعها في الجدول. على سبيل المثال ، يمكن أن يشكل النحاس أيونات بشحنة 1+ أو 2+ ، ويمكن للحديد تكوين أيونات بشحن 2+ أو 3+.
هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 2.6: Molecular and Ionic Compounds.
Suggested Reading
- Jensen, William B. "The proper writing of ionic charges." Journal of Chemical Education 89, no. 8 (2012): 1084-1085.
- Schmid, Roland. "The Noble Gas Configuration-Not the Driving Force but the Rule of the Game in Chemistry." Journal of chemical education 80, no. 8 (2003): 931.
- Gillespie, Ronald J. "Electron densities, atomic charges, and ionic, covalent, and polar bonds." Journal of Chemical Education 78, no. 12 (2001): 1688.