شیمی دبیرستان  کرمان ناحیه 2

v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);}

800x600 Normal 0 false false false EN-US X-NONE AR-SA MicrosoftInternetExplorer4 /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Times New Roman","serif";}

اگر تمام اتم ها در طبیعت به حالت آزاد بودند شیمی نمی توانست خیلی جالب توجه باشد. وجود میلیونها ترکیب شیمیایی نشان می دهد که بیش تر اتم ها در طبیعت به حالت آزاد یافت نمی شوند.

اتم ها به جای اینکه به صورت منفرد باقی بمانند ، تمایل دارند به یکدیگر بپیوندند و به هم پیوستن اتم ها با تشکیل پیوند های شیمیایی صورت می گیرد.

تشکل پیوند بین اتم ها باتغییر آرایش الکترونی آنها همراه است. و این الکترون های ظرفیت اتم ها هستند که سبب تشکیل پیوند های شیمیایی می شوند.

پیوندهای شیمیایی انواع مختلف دارند که مهم ترین آنها عبارتند از:

پیوند یونی،پیوند کووالانسی وپیوند فلزی. در این بخش با پیوند یونی آشنا می شویم.

 

قاعده هشت تایی(اوکتت)و واکنش پذیری اتم ها

گاز های نجیب (کم اثر)آرایش الکترونی لایه ظرفیت پر و کامل دارند از این رو تمایل چندانی برای شرکت  در واکنش های شیمیایی ندارند.از این رو اتم ها تمایل دارند که لایه ظرفیت آن ها مانند گاز های نجیب اکتت شوند به همین دلیل بعضی از اتم ها مثلا فلزات که در لایه آخر خود 1و2و3 اکترون دارند برای رسیدن به آرایش پایدار الکترون از دست می دهند و به یون مثبت تبدیل می شوند و در این صورت آرایش گاز نجیب قبل از خود را پیدا می کنند .و نافلزات که در لایه آخر خود 5و6و7و8 الکترون دارند برای رسیدن به آرایش پایدار تمایل دارند الکترون بگیرن و به یون منفی تبدیل شوند و به آرایش گاز نجیب بعد از خود برسند.

 البته هلیم اولین عضو این خانواده با داشتن دو الکترون در لایه 1S کاملا پایدار است.

به طور کلی ، اتم های عنصر های گروه اصلی تمایل دارند با از دست دادن ،یا گرفتن ویا به اشتراک گذاشتن الکترون، به آرایش الکترونی گاز های نجیب برسند. این قاعده را قاعده هشتایی یا اوکتت وآرایش الکترونی اتم را در این حالت ،آرایش الکترونی پایدار می نامند.

انجام شدنی ترین واکنش ها مان عنصر های گروه های اصلی آنهایی هستند که طی آن،اتم ها به آرایش هشتایی پایدار دست می یابند.

وقتی اتم ها به این آرایش می رسند از واکنش پذیری آنها کاسته می شود ودیگر تمایلی به تشکیل پیوند های بیش تر از خود نشان نمی دهند.

 

مثال:

پتاسیم (K₁₉) فلزی از گروه اول است که با از دست دادن یک الکترون به آرایش گاز نجیب (₁₈Ar) می رسد وتبدیل به K⁺میشود.

K:[Ar] 4S¹                                                    K⁺ :[Ar]

وکلرکه نافلزی از گروه هفدهم است با گرفتن یک الکترون آرایش الکترونی مشابه آرگون پیدا می کند.

₁₇Cl:[Ne]3S² 3p⁵                                   Cl^- :[Ne] 3S² 3p⁶

 

سوال :

 یون پایدار S₁₆ را مشخص کنید .

یون پایدار ₁₃Al را مشخص کنید.

 

نکته : فلزات واسطه بدون رسیدن به آرایش گاز نجیب به پایداری می رسند یعنی در اثر از دست دادن الکترون به آرایش گاز نجیب نمی رسندبه همین دلیل ظرفیت های مختلف دارند .تنها فلز واسطه ای که با از دست دادن الکترون به آرایش گاز نجیب می رسد اسکاندیم است که یون پایدار آن Sc³⁺ می باشد.

 

سوال:

کدام یون تک اتمی است ؟

S^2-,Ag⁺ SO₄^2-, Hg₂²⁺, Mn²⁺, Cl^-,  O^2-₂ , CN^- , O₂^2-

 

 

نام گذاری کاتیون [ یون مثبت ] :کلمه یون + نام عنصر

نام گذاری آنیون [ یون منفی ] : کلمه یون + نام عنصر + ید

نکته : در مورد عناصر واسطه که بیش از یک کاتیون تشکیل می دهند بار کاتیون را با استفاده از اعداد روی داخل پرانتز نشان می دهند.

 

سوال : یون های زیر را نام گذاری کنید ؟

Mg²⁺, Al³⁺, Cu²⁺, S^2-, Cl^-, O^2- , N^3-

نکته : در مورد یون منیزیم آن را به صورت Mg²⁺ می نویسیم. نوشتن آن به صورت Mg  یا Mg ⁺⁺  درست نیست.

نکته :برای یون های عناصر واسطه که چند کاتیون تشکیل می دهند از اعداد رومی استفاده می شود برای عنصرهایی که تنها یک نوع کاتیون می دهند مانند یون سدیم که بار 1+ دارد هرگز عدد رومی به کار نمی بریم یعنی نام گذاری یون سدیم به صورت یون سدیم [I] درست نیست .

پیوند یونی : پیوندی است که بر اثر جاذبه بین یون های مثبت و منفی تشکیل می شود این پیوند در اثر انتقال الکترون بین فلز و نافلز صورت می گیرد که فلز میل دارد الکترون های لایه آخر خود را از دست بدهد و به کاتیئن تبدیل شود و نافلز میل دارد الکترون بگیرد تا لایه آخر خود را هشتایی کندو به آنیون تبدیل شودنیروی جاذبه بین یون +و- از نوع الکتروستاتیک است که پیوند یونی نام دارد . از برقراری پیوند یونی ترکیب یونی یا نمک ایجاد می شود . نمک ها زیر مجموعه ای از ترکیبات یونی هستند به عبارت دیگر هر نمکی یک ترکیب یونی است ولی همه ترکیبات یونی نمک نیستند مثلا   Na₂O NaOH ترکیب یونی هستند ولی نمک نیستند.

یکی از ترکیب هایی که در آن پیوند یونی وجود دارد نمک طعام یا سدیم کلریداست. هنگامی که فلز سدیم مذاب را در مجاورت گاز کلر قرار می دهیم ،با انجام یک واکنش شدید و گرماده ، ترکیب سفید رنگی بر جای می ماند که همان نمک خوراکی است.

 

سوال : انتقال الکترون و برقراری پیوند یونی بین Na ₁₁  و Cl ₁₇ را نشان دهید ؟ ترکیب یونی حاصل چه نام دارد ؟

انتقال الکترون و برقراری پیوند یونی بین ₁₂Mg   و ₈O  را نشان دهید .

پیوند یونی بین ₁₉K  و ₁₆S  را نشان دهید.

پیوند یونی به ₁₂Mg   و  Cl ₁₇  را نشان دهید.

نکته : پیوند یونی بین فلز و نافلز ایجاد می شود اما برای تشخیص پیوند یونی به نکات زیر توجه می کنیم :

1.      فلزات قلیایی و قلیایی خاکی به جزء Be با نافلزات و یون های چند اتمی پیوند یونی می دهند مانند NaI و KCL و KNO₃ .

_2.        Be و B هیچ گاه پیوند یونی تشکیل نمی دهند پون شعاع Be ²⁺  و B³⁺ بسیار کوچک بود و چگالی بار سطحی آن بیش از حد زیاد است پس این یون ها ناپایدار بود ، و در حالت طبیعی تشکیل نمی شود .پیوند Be  یاB با سایر عنصرها بیشتر خصلت کووالانسی دارد پس پیوند ها در BeF_{2  و}  BeCl₂   را کووالانسی به حساب می آوریم.

 

3.      در یون آلومینیوم Al³⁺ چون چگالی بار سطحی آن زیاد است به راحتی تشکیل نمی شود پس به همین دلیل آلومینیوم در ترکیب با F وo در بنیان های اکسیژن دار تشکیل پیوند یونی می دهد به عبارت دیگر آلومینیوم در AlF₃ پیوند یونی می دهد و در سایر موارد AlCl₃ پیوند کووالانسی می دهد.

4.      ترکیبهای دارای بنیان آمونیوم دارای خصلت یونی هستند مانند NH4NO₃

5.      هرگاه تفاوت الکترونگاتیوی دو اتم در یک پیوند بزرگتر یا مساوی 1.7 باشد آن پیوند یونی است به استثنای H-F  1.9=2.1-4که پیوند کووالانسی قطبی است.

6.      قلع Snوسرب pb با ظرفیت 2 بانافلزهای الکترونگاتیوی ایجاد پیوند یونی می کنند.

pbCl₂-SnCl₂

خلاصه ای از رفتار فلز های گروه1Aتا3A
ونافلز های  گروه 5A تا 7A

 

 

 

 

سوال : یون پایدار هر یک از اتم های زیر را تعیین کنید و بگویید آرایش هر  یون شبیه کدام گاز نجیب است؟

₃₅Br :

₃₈Sr:

₁₂Mg :

₃₄Se:

₅₃I :

₃Li :

₁₃Al:

انواع یون ها :

 

تک اتمی:کاتیون یا آنیونی که تنها از یک اتم تشکیل شده باشد. مانند : Li⁺  , Al³⁺

 

چند اتمی:ذره بارداری است که بیش ازیک اتم دارد. مانند NH₄⁺,Hg₂²⁺  O₂^2-   SO₄^2-

 

نکته :در یون های تک اتمی پیوند کووالانسی وجود دارد .

سوال : کدامیک از یون های زیر تک اتمی است؟

S^2-                       Ag⁺

PO₄^3-                 Cu²⁺

Mn²⁺                   Cl^-

O^2-                     CN^-

N^3-                                 O^2-

نام گذاری یون ها:

نام گذاری کاتیون (یون مثبت):کلمه یون + نام عنصر

مثال:یون سدیم Na⁺

نام گذاری آنیون ها(یون منفی):کلمه یون + نام عنصر+ ید

مثال:یون کلرید Cl^-

نوشتن بار یونها:

چنانچه بار یون 1+ و1- نباشد ،برای مثال درمورد یون اکسید،آن را به صورت O^2- و یون آلومینیوم  را به صورت Al³⁺ می نویسیم و نوشتن آن به صورت Al^{+3    و}    Al⁺⁺⁺درست نیست.

نکته :نام برخی از آنیون ها نظیر H^-   S^2-    N^3-      O^2-  تا حدی متفاوت است ، مثلا S^2-  را گوگردید نمی نامند ،بلکه از نام لاتین آن یعنی سولفور استفاده می کنند .آن را سولفید می نامند . به نظر شما نام آنیون های دیگری که در بالا ذکر شده ،چیست؟

توجه کنید که عناصر گروه چهار اصلی (چهارده) که در لایه ظرفیت خود 4 الکترون دارند برای رسیدن به آرایش 8تایی پایدار یون تشکیل نمی دهند بلکه الکترون های خود را با دیگر اتم ها به اشتراک می گذارند و پیوند کووالانسی تشکیل می دهند. با پیوند کووالانسی در فصل بعد بیشتر آشنا خواهید شد.

           بیشتر یون های واسطه از قاعده 8تایی پیروی نمی کنند چون بدون داشتن آرایش الکترونی گاز های نجیب یون های پایداری تشکیل می دهند.

مهم ترین یون های واسطه که بار الکتریکی ثابتی دارند(فقط یک ظرفیت دارند) ونیازی نیست که بار یون آنها را با اعداد رومی نمایش دهیم عبارتنداز:

نکته :

در مورد عناصر واسطه که بیش از یک کاتیون تشکیل می دهند بار کاتیون را با استفاده از اعدادرومی داخل پرانتز نشان می دهند.

 مثال: Mn²⁺ یون منگنز ( ІІ )

سوال :

 به نظر شما انتقال الکترون بین سدیم وکلر چگونه است؟

 

›     مثال : انتقال الکترون و برقراری پیوند یونی بین ₁₁Na  و  ₁₇Cl را نشان دهید.ترکیب حاصل چه نام دارد؟

11Na :  [Ne] 3S¹                                                      11Na⁺ :  [Ne]   

 

 

17Cl:[Ne] 3S² 3p⁵                                                  Cl- :[Ne] 3S² 3p⁶

 

این ترکیب سدیم کلرید نام دارد. به محض اینکه فلز ونافلز باهم واکنش می دهند خواص فلزی و خواص نافلزی خود را از دست می دهند  و تبدیل به یک ترکیب یونی می شوند.

 

سوال :

انتقال الکترون وبرقراری پیوند یونی بین ₁₂Mgو ₈O را نشان دهید.

 

 

انتقال الکترون وبرقراری پیوند یونی بین ₁₂Mgو ₁₇Cl را نشان دهید.

 

 

انتقال الکترون وبرقراری پیوند یونی بین ₁₉Kو ₁₆S را نشان دهید.

 

طرز تشخیص ترکیبات یونی:

پیوند یونی معمولا بین یک فلز ونافلز است اما برای تشخیص پیوند یونی بهتر است به نکات زیر توجه کنیم:

·        فلزات قلیایی وقلیایی خاکی(به جز Be )با نافلزات و با یون های چند اتمی پیوندیونی میدهند.

 

·    برلیم وبور هیچ وقت پیوند یونی نمی دهند چون یون هایB³⁺ و   Be²⁺بسیار کوچک بوده وچگالی بار سطحی آنها بیش از حد زیاد است پس این یون ها ناپایدار بوده و در حالت طبیعی تشکیل نمی شوند.این دو عنصر پیوند کووالانسی تشکیل می دهند.

 

^·     یون Al⁺³هم چگالی بارسطحی نسبتا زیادی دارد وبه راحتی تشکیل نمی شود این یون درترکیب با فلوئور واکسیژن و بنیان های اکسیژن دار نظیر (PO₄^{3- و} SO₄^2-و NO₃^-)

 

·        پیوند یونی می دهد ودر سایر موارد پیوند کووالانسی تشکیل میدهد.

·        ترکیب های دارای بنیان آمونیوم(NH₄) دارای خصلت یونی هستند.مانند: NH₄NO₃    NH₄Br

 

·    هرگاه تفاوت الکترونگاتیوی دو اتم در یک پیوند بزرگتر یا مساوی 1/7 باشد،پیوند یونی است. به استثنایH-F  که تفاوت الکترونگاتیوی آن 1/9است ولی پیوند کووالانسی قطبی تشکیل می دهد.

 

·        قلع Snوسرب Pbکه ازعناصر گروه 4 هستند، باظرفیت 2 با نافلز های الکترونگاتیو قوی ایجاد پیوند یونی می کنند. PbCl₂  SnCl₂

 

·        پیوند هیدروژن با فلزها یونی است و درآنها هیدروژن به صورت هیدرید(یون H^-)  وجود دارد.

·        اما پیوند هیدروژن با نافلز ها کووالانسی است. مثل :HF ,HCl,HI

ویژگی های یک ترکیب یونی :

1.دمای ذوب و جوش بالایی دارد.

2.ترکیبات یونی در آب حل می شوندبدین صورت که یون های + توسط سر منفی مولکول آب یعنی اکسیژن و یون ها منفی نمک نیز توسط سر مثبت مولکول آب احاطه می شوند .

3.ترکیبات یونی در حالت جامد رسانای جریان برق نیستند چون در حالت جامد یون ها تحرک و آزادی ندارند اما در حالت مذاب و محلول در آب رسانای جریان برق است چون یون های مثبت و منفی آزادانه حرکت می کنند.

4. یک ترکیب یونی فقط شامل یک یون مثبت و یک یونی منفی نیست.بلکه شامل مجموعه ای از میلیاردها یون مثبت و منفی است .

5. یک ترکیب یونی از نظر بار خنثی است چون تعداد کل بارهای مثبت و منفی برابرند.

6.نیروی جاذبه در یک ترکیب یونی محدود به یک کاتیون و یک آنیون نیست بلکه نیروی جاذبه بین یون های نا هم نام و در تمام جهات است و هر یون توسط چند یون مخالف احاطه می شود و آرایش سه بعدی به وجود می آورد.

7. نیروی جاذبه بین یون های ناهم نام خیلی بیشتر از نیروی دافعه بین یون های هم نام است.

8. در اثر تشکیل پیوند یونی شبکه بلور شکل می گیرد و انرژی آزاد می شودکه این انرژی آزاد شده انرژی شبکه بلور گفته می شود.

9.یک ترکیب یونی شکننده است چون در اثر وارد آمدن ضربه بعضی از یون ها جابه جا می شود  و یون های هم نام مقابل یکدیگر قرار می گیرند و نیروی دافعه بین یون های هم نام باعث می شود شبکه بلور از هم بپاشد.

 

نوشتن فرمول ترکیبات یونی :

1.برای نوشتن یک ترکیب یونی ابتدا یون ها را مشخص می کنیم .اگر بار یون ها قابل ساده کردن بود ساده می کنیم.

2. ابتدا از سمت چپ نماد کاتیون را بدون بارش سپس نماد آنیون را بدون بارش قرار می دهیم .

3. ظرفیت کاتیون را به آنیون و ظرفیت آنیون را به کاتیون می دهیم.

 

سوال :   

فرمول شیمیایی ترکیبات یونی زیر را بنویسید.

 

1.منیزیم برمید

2.کلسیم سولفات

3.پتاسیم کرمات

4.آمونیوم نیترات

 کلریدIII5.آهن

            چیست ؟PO₄^3-  ترکیب ایجاد شده از این کاتیون با آنیون M₂]SO₄[ ₃  SO₄^2-  با آنیون M           در صورتی که کاتیون

 

نکته:فرمول یک ترکیب یونی فرمول تجربی است و فرمول واقعی نیست یعنی تعداد واقعی یون ها را نشان نمی دهد.

 

نام گذاری ترکیبهای یونی :

از سمت چپ نام گذاری می کنیم ابتدا نام کاتیون سپس نام آنیون را می خوانیم چنانچه کاتیون جزء فلزات واسطه بود که بیش از یک ظرفیت داشت ظرفیت آن را با اعداد رومی داخل پرانتز نشان می دهیم.

 

شبکه بلور: 

به آرایش سه بعدی و منظم اتم یا در مولکول یا یون در یک شبکه بلور گویند. در بلور سدیم کلرید که مکعبی است عدد کئوردیناسیون 6 می باشد یعنی در اطراف هر یون سدیم 6 یون مخالف آن وجود دارد.

 

نکته: عدد کئوردیناسیون در بلور سزیم کلرید 8 می باشد.

 

انرژی شبکه : مقدار انرژی آزاد شده به هنگام تشکیل یک مول جامد یونی از یون های گازی سازنده آن را انرژی شبکه می گویند.

انرژی شبکه به دو عامل بستگی دارد :

1.بار یون :هرچه با یون بیشتر باشد جاذبه بین یون ها قوی تر بوده در نتیجه انرژی شبکه بیشتر خواهد بود

2. شعاع یون یا اندازه یون : اگر بار یون ها مساوی بود به اندازه یون ها توجه می کنیم بدین ترتیب که هر چه اندازه یون کوچکتر باشد تراکم بار در سطح یون بیشتر است. و جاذبه آن با یون های ناهم نام بیشتر است .

 

سوال : انرژی شبکه موارد زیر را باهم مقایسه کنید.

 

1.                                    Na₂O,NaF

2.                                    AlF₃,Al₂O₃

 

نکته :

برای مقایسه انرژی شبکه ابتدا به سراغ بار یون می رو یم در صورتی که بار یون ها برابر بود به سراغ شعاع می رویم هر چه شعاع یون کمتر باشد چگالی بار آن بیشتر و انرژی شبکه بیشتر چون جاذبه یون های ناهم نام بیشتر است.

 

هرچه انرژی شبکه بلور بیشتر باشد معمولا نقطه ذوب و جوش ترکیب یونی بالاتر خواهد بود یعنی هرچه بار یون بیشتر و اندازه یون ها کوچکتر باشد نقطه ذوب و جوش بالاتر است.

MgO> NaCl ,                CaO>kCl                              

مثال :

آیا همواره اگر انرژی شبکه بیشتر باشد نقطه ذوب و جوش نیز بالاتر خواهد بود ؟

پاسخ : در اغلب موارد بله ولی گاهی نوع شبکه ی بلور و یا عوامل دیگری مانند نسبت شعاع کاتیون به آنیون و یا عوامل دیگر باعث می شود که یک ترکیب یونی با اینکه انرژی شبکه کمتری نسبت به ترکیب یونی دیگری دارد و نقطه ذوب و جوش بالاتری دارد.

 

نکته بسیارمهم :

منیزیم اکسید به دلیل داشتن شبکه بلور بسیار پایدار چگالی بار زیاد روی یون های آن زیاد بودن خصلت یونی پیوند یا اختلاف الکترونگاتیوی آن زیاد است از تمام جامدات یونی که در کتاب آورده شده نقطه ذوب و جوش بالاتری دارد منیزیم اکسید حتی از جامدات کووالانسی دمای ذوب و جوش بالاتری دارد و این در حالی است که نقطه ذوب منیزیم اکسید از الماس کمتر است.

 

سوال:

1.دمای ذوب کدام یک بیشتر است ؟

 

   NaBrد.            NaI ج.           NaFب.                 NaClالف.

 

نکته : بین پیوند کووالانسی و پیوند یونی مرز خاصی وجود ندارد یعنی اغلب پیوندها درصدی خصلت یونی و در صدی خصلت کووالانسی دارند. و هرچه اختلاف الکترو نگاتیوی دو اتم بیشتر باشد و خصلت یونی پیوند بیشتر خواهد بود.

 

آب تبلور و نمک های متبلور : یون های موجود در برخی نمک ها می توانند با مولکول های آب پیوند تشکیل دهند و درون شبکه بلور خود به دام بیاندازند این ترکیبها را نمک های آب پوشیده گویند. از این رو هنگامی که محلول آبی غلیظ این نمک ها را به حال خود وا گذاریم تا نمک متبلور شود تعدادی مولکول آب درون شبکه بلور به دام می افتد که به این نمک ها نمک آب پوشیده و مولکول های آب درون این نمک ها را آب تبلور گویند.

 

نکته : نمک های متبلور ترکیب های یونی هستند که با جذب چند مولکول آب در ساختار خود تغییر رنگ می دهند به همین دلیل از این ترکیبات به عنوان شناساگر آب در محیط استفاده می شود. مولکول آب در داخل ساختار شبکه یونی قرار می گیرد که با حرارت دادن نمک آبدار این مولکول های آب از نمک به صورت بخار جدا می شود برای محاسبه مقدار مولکولهای آبی که در نمک تبلور وجود دارد از روابط زیراستفاده می کنیم .

تعدادمولکول آب تبلور :n

جرم مولی نمک بی آب :M

جرم مولی نمک آبدار:a

جرم مولی نمک بی آب:b

N=(a-b)M

18b      

نکته:

1-     خشک شدن یک نمک آبدار نوعی واکنش شیمیایی بوده و از نوع تجزیه است.

2-     علاوه بر نمکها برخی از ترکیبات مولکولی نیز می توانند یک یا چند مولکول آب جذب کنند بدین ترکیبات درون گیر گفته  می شود.

3-      با حرارت دادن نمک آبدار تمام یا بخشی از مولکولهای آب تبلور آن خارج می شود.

4-     رنگ برخی از نمک های آب پوشیده با رنگ نمک بی آب آنها متفاوت است از این رو از این نمک ها به عنوان شناسا گر رطوبت استفاده  می کنند .