ترکیبات یونی و تاریخچه کشف این ترکیبات

 ترکیبات یونی و تاریخچه کشف این ترکیبات
 

در مورد تاریخچه باید گفت که همواره انسان از نمک که متداولترین ترکیب یونی است استفاده می کرده و تاریخی نمی توان برای آن ذکر کرد اما اینکه چه زمانی نام ترکیبات یونی برای این دست از مواد برگزیده شد، این نامگذاری و نامگذاری دیگر ترکیبات به عنوان کووالانسی و فلزی ... به بعد از نظریه شرودینگر یعنی کمتر از 100 سال قبل برمی گردد که لایه های الکترونی و اوربیتالها و ... برای اتمها تعریف شد اما در مورد ترکیبات یونی بسیاری از بلورها ، بلور یونی هستند یعنی ذرات تشکیل دهنده ی بلور آنها از نوع یونهای غیرهمنام می باشند.

بلور به ساختاری سه بعدی و منظم از آرایش اتمها گفته می شود. یعنی یك ساختار سه بعدی مانند مكعب را در نظر بگیرید، كه میلیاردها مكعب كنار یكدیگر قرار داده شود، در این صورت یك شبكه ی بلور به دست می آید. پس هر بلور از یك واحد ساختمانی به وجود آمده است. هفت نوع سلول واحد وجود دارد. انواع این واحدها عبارتند از واحد (سلول) مكعبی. حال این مكعب می تواند ساده باشد، یعنی تنها در هر گوشه ی این مكعب یك یون قرار گرفته باشد، یا مكعب مركز پر باشد، یعنی علاوه بر گوشه ها، یك یون نیز در مركز قرار گرفته باشد، یا مراكز وجوه پر باشد، یعنی علاوه بر گوشه ها، در مركز هر وجه نیز یك یون قرار گرفته باشد.

انوع دیگر سلولهای واحد عبارتند از شش گوشه ای، لوزوجهی، راستگوشه، تك شیب، سه شیب و چهار گوشه. در انواع مختلف این سلولها، زاویه بین محورهای سلول واحد و نیز طول محورهای سلول واحد با یكدیگر فرق دارند. هر یك از اینها نیز می توانند ساده، مركز پر یا مراكز وجوه پر باشند.

به عنوان مثال سدیم كلرید NaCl , MgO, SrO, MgS, CaS و ده ها تركیب دیگر در سیستم مكعبی مركز و مراكز وجوه پر متبلور می شود.

سزیم كلرید CsCl , CsBr, CsI, NH4Cl, NH4Br,در سیستم مكعبی ساده متبلور می شود.

ورتزیت روی سولفید ZnS در سیستم هگزاگونال یا شش گوشه ای متبلور می شود.

تیتان دی اكسید یا روتیل TiO2 در سیستم چهار گوشه متبلور می شود.

جامدهای یونی خواص مشترک و متمایزی از انواع دیگر جامدهای بلوری (جامدهای فلزی، جامدهای کووالانسی، جامدهای مولکولی) دارند که مهمترین آنها عبارت است از:

1) در شرایط معمولی همگی جامدند و از ترکیب یک فلز و یک نافلز به وجود می آیند. البته نافلز مورد استفاده در جامدهای یونی، نافلزی از گروههای هفتم، ششم و تا حدی نیتروژن می باشد. در این دسته از جامدها، واحدهای مجزایی به صورت مولکول یا جفتهای یونی مثلاٌ در مورد سدیم کلرید، واحدهایی به صورت NaCl وجود ندارد، بلکه یونها با آرایش فضایی خاصی، شبکه ی عظیم توده یونی را به وجود می آورند.

2) جامدهای یونی در حالت جامد رسانای جریان برق نیستند و ولی در حالت مذاب و یا به صورت محلول، قابلیت رسانای الکترکی دارند.

3) دارای نقطه های ذوب و جوش نسبتاٌ بالایی هستند. زیرا نیروی جاذبه ی الکتروستاتیکی بسیار قوی بین ذرات تشکیل دهنده بلور آنها اعمال می شود.

4) جامدهای یونی جزء مواد بسیار سخت هستند. این سختی را می توان به قدرت پیوند یونی (نیروی جاذبه ی الکتروستاتیکی) و انرژی شبکه بلور که نسبتاٌ زیاد است ، نسبت داد.

در مورد سختی جامدهای یونی می توان سه قاعده ی زیر را بیان کرد:

آ) در مورد جامدهای یونی که ساختار بلوری یکسان دارند و بار یونهای آنها برابر است، هر چه فاصله بین یونها کمتر باشد، بر میزان سختی بلور افزوده می شود

ب) در مورد جامدهای یونی که ساختار یکسان و فاصله ی بین یونی نزدیک به هم دارند، با افزایش بار آنیون و کاتیون، سختی بلور افزایش می یابد.

ت) جامدهای یونی که که در آنها یونها دارای آرایش گاز بی اثرباشند، نسبت به جامدهای یونی دیگر که در آنها یونها دارای آرایش گاز بی اثر نیستند، در صورتی که عوامل موثر دیگر (بار، فاصله ی بین یونی، ساختار بلوری) یکسان باشد، درجه سختی بالاتر است.

5) جامدهای یونی برخلاف جامدهای فلزی و کووالانسی، ترد و شکننده هستند. یعنی بر اثر وارد شدن ضربه یا فشار می شکنند و یا خرد می شوند. علت را می توان اینگونه توجیه کرد که بر اثر فشار یا ضربه، یونها در بلور جابجا می شوند و یونهای همنام در مجاورت یکدیگر قرار می گیرند و بر اثر دافعه ی شدید بین آنها، موجب پاشیده شدن ساختار بلور و یا گسستن پیوند بین ذرات می شود.

جامدهای یونی در حلالهای قطبی به ویژه در آب به خوبی حل می شوند ولی در حلالهای غیر قطبی حل نمی شوند.

از جامدهای یونی به طور وسیع در زندگی و صنعت استفاده می گردد. بارزترین آنها نمک سدیم کلرید است که برای حیات انسان و موجودات ضروری است. در زیر به چند ترکیب یونی و طرز تهیه و کاربرد آنها اشاره شده است:

آمونیوم نیترات NH4NO3 یكی از تركیبات یونی چند تایی است. این ماده از اثر نیتریك اسید بر گاز آمونیاك تولید می شود. فرمول این واكنش به صورت زیر می باشد:

HNO3 + NH3 --> NH4NO3

این ماده یك كود شیمیایی مهم است.

این ماده در ساختن مواد منفجره و وسایل آتش بازی نیز به كار می رود.

در مورد ترکیبات یونی می توانید به تمام کتب شیمی عمومی، شیمی معدنی و به طور تخصصی تر برخی کتب که در مورد ترکیبات یونی نگارش شده اند، مراجعه نمایید.