پیوند یونی

بنام خدا

                 ستار موقر

« پيوند يوني»

1- تعريف:

 پيوندي را كه در نتيجه ي انتقال كامل الكترون ميان دو اتم به دست مي آيد پيوند يوني مي نامند.                

2-خصوصيات پيوند يوني:

 الف- پيوند يوني ميان دو اتم كه اختلاف الكتروني آنها زياد باشد(7/1 يا بيشتر)برقرار مي شود.

ب- از انجا كه در جدول تناوبي فلز ها الكترونگاتيوي كم و نا فلز ها الكترونگاتيوي زياد دارند پيوند يوني ميان فلز ها و  نا فلز ها انجام ميشود.

ج- در جريان اين پيوند اتم هاي فلزي(داراي يك تا سه الكترون در آخرين تراز خود و گاهي اوقات 4 الكترون) با از دست دادن الكترون هاي آخرين تراز اصلي خود به يون مثبت (كاتيون) تبديل مي شوند و اغلب به آرايش گاز نجيب قبل از خود  مي رسند و بايد دانست كه بار كاتيون به تعداد الكترون هاي از دسته مي گويندکاتيون را با نماد زير نشان می دهند:

 د- اتم هاي نا فلزي(داراي چهار تا هفت الكترون در آخرين تراز اصلي خود) با گرفتن الكترون به يون منفي (آنيون) تبديل مي شوند و به آرايش گاز نجيب بعد از خود مي دانست و بار آنيون مساوي تعداد الكترون هاي از دست رفته   مي گويند و آنيون را با نماد  زير نشان مي دهند:

س- نيروي ربايش ميان يون مثبت و منفي در تركيب هاي يوني بسيار زياد است به همين دليل تركيب هاي يوني در دماي معمولي جامد هستند و به آن «جامد يوني »  مي گويند.

ص- در جامد هاي يوني نيروي ربايش ميان يون هاي نا همنام در سه بعد از فضا گسترش مي يابد به همين دليل جامد هاي يوني شكل هاي هندسي منظمي دارند كه به آنها «بلور يا شبكه بلور» مي گويند.

ط- در شبكه بلور هر جامد يوني به ساده ترين واحد تكراري يك بلور «سلول واحد» مي گويند به بيان ديگر سلول واحد ساده ترين بخش يك بلور است كه تصوي ري از ساختار سه بعدي همه ي شبكه به دست مس آيد.

 ع- در شبكه بلور جامد هاي يوني و در سلول واحد آنها هماره تعدادي يون با بار همنام يك يون با بار مخالف را احاطه مي كنند.بايد  دانست كه ممكن است سلول واحد جامد هاي يوني متفاوت از نظر تعداد يون هاي كه يون با بار مخالف را احاطه مي كنند اختلاف داشته باشند.اين تفاوت به تفاوت نسبي اندازه كاتيونو آنيون بلورهاي مربوط است.

ق- در جامد هاي يوني يون هاي مثبت و منفي به يكديگر را مي ربايندبه همين دليل يون ها فقط داراي حركت ارتعاشي در مكان هاي خود هستند به همين دليل تركيب هاي يوني در حالت جامد رساناي الكتريسيته نيست ولي در حالت مذاب يا محلول كه يون ها آزادي تحرك دارند جريان الكتريسيته را از خود عبور مي دهند.

ل- جامد هاي يوني چكش خوار نيستند .علت اين است كه بر اثر ضربه رديفي از يون ها حركت مي كنند و يون ها داراي بار همنام در كنار يكديگر قرار مي گيرند به اين ترتيب نيروي دافعه شديد ميان آنها به وجود مي آيدو شبكه بلور متلاشي مي شود.

م- چون نيروي ربايش ميان يون هاي غير همنام در جامد هاي يوني بسيار قوي است اين تركيب ها دماي ذوب و جوش بالايي دارند.

3- انرپي پتانسيل و پايداري:

همان طور كه مي دانيم يكي از عوامل موثر در تشكيل پيوند رسيدن اتم به آرايش هشتايي(آرايش پايدار) اما بايد دانست كه عامل ديگري در تشكيل پيوند دخالت مي كند و آن رسيدن اتم به سطح انرشي پايين تر است.

اتم ها ضمن تشكيل پيوند انرپي ازاد مي كنند و به اين ترتيب از نظر محتواي انرپي به حالت پايدار تري مي رسند به اين ترتيب هماره سطح انرپي اتم هاي تشكيل دهنده آن تركيب است.

بايد دانست در طبيعت آن تغييراتي مساعدند كه با كاهش انرپي پتانسيل همراهند. و به طور طبيعي برتري با آن تغييراتي است كه پايداري را به حد اكثر مي رسانند.

4- انرپي پيوند:

براي غلبه بر نيرو هاي جاذبه در يك پيوند شيميايي و جدا كردن اتم ها از يكديگر بايد انرپي صرف كنيم انرپي لازم براي اين منظور را انرپي پيوند مي نامند و يا به بيان ديگر انرپي پيوند انرپي لاازم براي شكستن يك مول پيوند و تغيير اتم ها از حالت پيوند  به حالت آزاد است و بر حسب كيلو پول بر مول بيان مي شود.                    

Or

* بايد انست شكستن پيوند همراه با مصرف انرپي همراه است.

* اتم هايي كه با يكديگر پيوند قوي دارند بسيار پايدارند و انرپي لاازم براي شكستن پيوند ميان آ نها زياد است و بالعكس.

5-انرپي شبكه يوني:

انرپي شبكه انرپي آزاد شده به هنگام تشكيل يك مول جامد يوني از يون هاي گازي مربوط يا مقدار انرپي آزاد شده به هنگام تشكيل بلور يك جامد يوني تعريف مي شود.     

* انرپي شبكه مي تواند معيار خوبي براي اندازه گيري قدرت پيوند در تركيب هاي يوني باشد.

* به طور كلي هر اندازه يون كوچكتر باشد و يا بار يون بيشتر باشد انرپي شبكه هم بيشتر است.

* از آنجا كه يون ها در تركيب يوني پيوند هاي قوي تشكيل مي دهندبراي شكستن پيون دها و جدا شدن يون از يكديگر به ويپه هنگامي كه يون ها كوچك باشند به انرپي قابل ملاحضه اي نياز است اما در برخي از تركيب ها اندازه يون بزرگ است و به علت ضعيف تر بودن نيروي جاذبه نقطه جوش كمتر مي شود.

6-چگونگي تشکيل پيوند يوني:

پيوند ميان كلسيم و اكسيژن:

7- چگونگي نوشتن فرمول هاي شيميايي تركيب هاي يوني دوتايي:

تركيب هاي يوني كه در ساختار آنها دو عنصر به كار رفته باشد تركيب هاي يوني دو تايي مي نامند مراحل فرمول نويسي اين تركيب ها به صورت زير است:

مرحله اول: در سمت چپ نماد شيميايي كاتيون و در سمت راست نماد شيميايي آنيون را مي نويسيم.

مرحله دوم: بار كاتيون را بصورت زيروند در سمت راست آنيون . بار آنيون را بصورت زيروند در سمت راست نماد كاتيون قرار مي دهيم.

مرحله سوم: در صورت امكان زيروندها را بايكديگر ساده مي كنيم و از نوشتن زير وند يك خودداري مي كنيم.

* بسياري از عنصر هاي واسطه بيشتر از يك نوع كاتيون توليد مي كنند.

* در بين عنصر هاي واسطه تناوب چهارم اسكانديم و روي فقط يك نوع يون توليد مي كنند.

8- چگونگي نامگذاري تركيب هاي يوني دوتايي:

* چنان چه كاتيون مورد نظر داراي دو نوع بار مثبت باشد به هنگام نام گذاري بار كاتيون در تركيب مورد نظر را با اعداد رمي مشخص مي كنيم.

* براي نام گذاري آنيون ها از پسوند  « يد » استفاده مي كنيم.مانند:

9-عدد اكسايش:

مقدار بار الكتريكي يك اتم در حالت تركيب است و يا به بيان ديگر مقدار با الكتريكي است كه به يك اتم در حالت تركيب نسبت داده مي شود.

قواعد مربوط به تعيين عدد اكسايش:

قاعده اول:عدد اكسايش يك اتم و يا يك عنصر به حالت آزاد عدد صفر است.

قاعده دوم:عدد اكسايش فلوئور در همه تركيب هاي آن « 1-» است.

قاعده سوم:عدد اكسايش اكسيپن در بيشتر تركيب هاي آن «2-» است.

قاعده چهارم:عدد اكسايش هيدروژن در بيشتر تركيب هاي آن «1+» است.

* عدد اكسايش هيدروژن در «هيدريد فلز ها» برابر با «1-» است.

قاعده پنجم:عدد اكسايش فلز ها همواره عددي مثبت است.

قاعده ششم:عدد اكسايش يون هاي تك اتم با بار يون برابر است.

قاعده هفتم:جمع جبري اعداد اكسايش يك تركيب خنثي برابر صفر است.

قاعده هشتم:در يك يون چند اتمي جمع جبري عدد اكسايش همه ي اتم هاي تشكيل دهنده يون با بار يون برابر است.

10- آنيون هاي چند اتمي:

بعضي از آنيون هاي چند اتمي از جدا كردن اتم هيدروژن از اسيد هاي اكسيپن دار بدست مي آيند بار اين آنيون ها مساوي تعداد هيدروژن هايي است كه از اسيد جدا شده است.

11- چگونگي نام گذاري آنيون هاي چند اتمي  اکسيپن دار:

 به ريشه ي لاتين نافلز مركزي(از اتم اكسيپن صرفنظر مي كنيم همچنين اتم هيدروژن را نيز در نظر نمي گيريم)پسوند « ات » اضافه مي كنيم.

چنانچه نافلز مركزي دو نوع آنيون توليد كند(داراي دو نوع عدد اكسايش باشد) در آنيوني كه نا فلز مورد نظر عدد اكسايش بالاتري دارد (اكسيپن بيشتري دارد) پسوند« ات » اضافه مي كنيم و در آنيوني كه نا فلز مورد نظر عدد اكسايش كوچكتري دارد

(اكسيپن كمتري دارد) پسوند «يت» اضافه مي كنيم.

* كلر،برم،يد چهر آنيون اسيپن دار توليد مي كنند كه براي نامگذاري آنها از قاعده زير استفاده مي كنند:

12- تركيب هاي يوني چند تايي:

تركيب هايي هستند كه در ساختمان آنها بيش از دو عنصر به كار رفته باشد.

ـ طريقه فرمول نويسي:

مرحله اول: نشانه شيميايي كاتيون را در سمت چپ و نشانه شيميايي آنيون را در سمت راست مي نويسيم.

مرحله دوم: بار هر يون را به صورت زير بند در سمت راست يون ديگر قرار مي دهيم.

مرحله سوم: در صورت امكان زير بندها را با يكديگر ساده مي كنيم.و عدد يك را نمي نويسيم.

چنان چه كاتيون مورد نظر جزء كاتيون عنصر هايي باشد كه بيش از يك كاتيون دارند بايد بار كاتيون را با اعداد رمي و درون پرانتز در جلو نام كاتيون مشخص كرد.