ما هي المركبات الأيونية؟
المركبات الأيونية تتشكل نتيجة تفاعل أيونات العناصر الموجبة والسالبة، مما يؤدي إلى تكوين الروابط الأيونية. هذا التفاعل ينتج عنه تجاذب قوي بين الأيونات، مما يؤدي إلى تشكيل مواد بلورية صلبة ذات خواص انصهار وغليان مرتفعة. تتميز المركبات الأيونية بتكوين روابط أيونية بدلاً من الروابط التساهمية عندما يتواجد فرق كبير في الكهروسلبية بين الأيونات. وتتكون صيغ المركبات الأيونية من جزئين؛ الجزء الأول هو الكاتيون، الذي يمثل الأيون الموجب، بينما الجزء الثاني هو الأنيون، الذي يمثل الأيون السالب. ولتكوين مركب أيوني متعادل كهربائيًا، يجب أن تكون الشحنة النهائية للمركب صفرًا.
بشكل عام، تتشكل المركبات الأيونية عندما تتفاعل العناصر الفلزية واللافلزية؛ حيث تفقد العناصر الفلزية إلكتروناتها بهدف تحقيق التوازن في غلافها الخارجي، بينما تكتسب العناصر اللافلزية الإلكترونات لتحقيق هذا التوازن أيضًا، مما يعزز استقرار العناصر.
يتم توليد المركبات الأيونية من خلال عمليات فقد وكسب الإلكترونات بين الكاتيون والأنيون، وغالبًا ما تحدث هذه التفاعلات عند الجمع بين عنصر فلزي قابل لفقدان الإلكترونات وعنصر لافلزي قابل لاكتسابها.
كيفية تسمية المركبات الأيونية
تتبع خطوات معينة عند تسمية المركبات الأيونية:
- يتم كتابة اسم الكاتيون أولاً يليه اسم الأنيون.
- إذا كانت الصيغة تحتوي على أكثر من أيون متعدد الذرات، يتم وضع الأيون بين قوسين مع كتابة رمزه السُفلي خارج الأقواس.
- يتم كتابة اسم الكاتيون الفلزي كما هو عندما يكون له شحنة موجبة. على سبيل المثال، يُشار إلى أيون (+Na) باسم الصوديوم. إذا كان الكاتيون يحمل شحنة متغيرة، فتستخدم الأرقام الرومانية للتمثيل، كما في حديد (+Fe3)، والذي يُسمي الحديد (III).
- يُفضل تجنب استخدام البادئات اليونانية عند كتابة صيغ المركبات لإظهار عدد الذرات، مثل عدم قول “ثنائي نترات الكالسيوم” بل استبداله بصفة “نترات الكالسيوم” عند الإشارة إلى المركب Ca(NO3)2.
تعتمد تسمية المركبات الأيونية على عدة قواعد؛ حيث يجب الحفاظ على ترتيب الكاتيون أولًا ثم الأنيون، بالإضافة إلى مراعاة شحنة الكاتيون لتحديد كيفية كتابته، وأما الأنيون إذا كان أحادي الذرة يتطلب بالإضافة لاحقة ‘يد’ في نهاية الاسم.
خصائص المركبات الأيونية
إليكم بعض الخصائص المهمة للمركبات الأيونية:
درجات انصهار وغليان مرتفعة
تتطلب المركبات الأيونية درجات حرارة مرتفعة للتغلب على قوى التجاذب بين الأيونات الموجبة والسالبة، مما يزيد من الحاجة للطاقة إذابة أو غليان المركبات.
تكوين البلورات
تُشكل المركبات الأيونية بنى بلورية، حيث تُظهر شبكة منتظمة تتكون من الكاتيونات والأنيونات. هذه البلورات تتميز ببنية ثلاثية الأبعاد تعتمد على تداخل الأيونات الصغيرة لتحسين ملء الفراغات.
صلابة وهشاشة البلورات
تتميز البلورات الأيونية بصلابة أكبر بسبب التجاذب القوي بين الأيونات. ورغم ذلك، فإن الضغط على البلورة يمكن أن يؤدي إلى انهيارها بسبب التنافر الإلكتروستاتيكي بين الأيونات المتشابهة.
موصلية كهربائية في المحاليل والمصاهير
عند إذابة المركبات الأيونية في الماء، تتحرر الأيونات وتكون قادرة على توصيل الشحنات الكهربائية، مما يجعلها موصلة في حالة السائل، كما أن المركبات الأيونية في حالة المصهرة تتسم بنفس القدرة.
عوازل جيدة في الحالة الصلبة
تمثل المركبات الأيونية في الحالة الصلبة عوازل جيدة لأنها لا تُوصل التيار الكهربائي، حيث ترتبط الأيونات بقوة فيما بينها.
حرارة انصهار وتبخير عالية مقارنة بالمركبات الجزيئية
تحتوي المركبات الأيونية على طاقة حرارية أكبر عند الانصهار والتبخير مقارنةً بالمركبات الجزيئية، حيث تصل الفروق إلى 10 إلى 100 مرة.
إن المركبات الأيونية تتميز بخصائص متعددة منها درجات الانصهار والغليان العالية، إمكانياتها في تكوين البلورات، وقدرتها على تمرير التيار الكهربائي في المحاليل على الرغم من كونها عوازل في الحالة الصلبة.
أمثلة على المركبات الأيونية
إليكم أبرز الأمثلة على المركبات الأيونية:
- ملح الطعام أو كلوريد الصوديوم (NaCl).
- يوديد البوتاسيوم (KI).
- فلوريد الصوديوم (NaF) الموجود في معجون الأسنان.
- بيكربونات الصوديوم أو صودا الخبز (NaHCO3).
- كربونات الصوديوم (Na2CO3) المعروف بصودا الغسيل.
- صوديوم هيبوكلوريت (NaClO) المستخدم في المبيضات.
- بنزوات الصوديوم (C6H5COONa) كمادة حافظة.
- كلوريد الكالسيوم (CaCl2).
- سلفات الصوديوم (NaSO4).
- فوسفات الأمونيوم (NH4)3PO4.
تُستخدم المركبات الأيونية بشكل واسع في حياتنا اليومية وفي الصناعات، وأشهر هذه الاستخدامات تشمل ملح الطعام (NaCl) وصودا الخبز (NaHCO3) والمبيض (NaOCl) وغيرها من المركبات التي تسهم في تسهيل الحياة.