المركبات الايونيه في الماء تحدث لها عمليه تفكك وليس عمليه تأين

المركبات الايونيه في الماء تحدث لها عمليه تفكك وليس عمليه تأين

الرابطة الأيونية أو الرابطة الشاردية هي الرابطة التي تنشأ بين ذرتين تختلفان في المقدرة على كسب أو فقد الإلكترونات وتكون بين أيوني هاتين الذرتين الموجب والآخر السالب الشحنة فتنشأ قوة جذب كهربائي بينهما، وتختلف نسبة الأيونات المفقودة والمكتسبة فمثلا تحتاج ذرة الأكسجين لأيونين من البوتاسيوم لأن المدار الأخير يحتاج لإلكترونين ليصل لحالة الاستقرار أي ثمانية إلكترونات.

4K + O_{2 → 2 K2O}

وتحدث الرابطة الأيونية عادةً بين الفلزات (ذات طاقة التأين المنخفضة والتي تميل لفقدان الإلكترونات) واللافلزات (ذات الألفة الإلكترونية المرتفعة والتي تميل لاكتساب الالكترونات).

مثال:- يرتبط أيون الصوديوم + Na بأيون الكلور – Cl في مركب كلوريد الصوديوم برابطة أيونية.

Na + Cl → Na⁺ + Cl⁻ → NaCl

فعنصر الصوديوم يفقد الكترون واحد من مستوى تكافؤه ليصبح أيون موجب أحادي ذو توزيع الإلكتروني مشابه للتوزيع الإلكتروني للغاز الخامل الذي قبله وهو النيون.

Na / 1S_² 2S_² 2P₆ 3S_¹ ـ Na⁺ / 1S_² 2S_² 2P₆

وعنصر الكلور يكتسب الكترون واحد في مستوى تكافؤه ليصبح أيون سالب ذو تركيب إلكتروني مشابه لتركيب الغاز الخامل الذي بعده وهو الارجون.

Cl / 1S_² 2S_² 2P₆ 3S_² 3P₅ ـ Cl^– / 1S_² 2S_² 2P₆ 3S_² 3P₆

والحقيقة أن هذا الكلام غير دقيق فلا يوجد جزيئات مستقلة في المركبات الأيونية بل توجد على شكل تجمع أيوني يعرف بالأشكال بلورية بحيث يكون كل أيون ذو شحنة معينة محاطاً بعدد من الأيونات ذو الشحنة المخالفة.

وللرابطة الأيونية طاقة تعرف باسم (طاقة الرابطة الأيونية) وهي طاقة وضع ناتجة (سالبة) تعتمد قيمتها على كمية الشحنة المتوفرة بالأيونين وعلى نصف قطر (الحجم الذري) كلِ منهما.

طاقة الرابطة الأيونية = – ي² / ر

حيث ي: كمية الشحنة. ر : مجموع نصفي قطر الأيونين

ويتضح من العلاقة السابقة أنه كلما زادت كمية الشحنة نقصت طاقة الرابطة الأيونية (زيادة قيمة البسط تزيد من قيمة الكسر وبأن الكسر سالب الشحنة فإن الناتج يقل) ويصبح المركب الأيوني أكثر استقراراً.

أما بالنسبة لنصف القطر فيلاحظ من العلاقة أنه كلما كبر نصف القطر الذري لأحد الأيونين أو كليهما زادت طاقة الرابطة الأيونية (زيادة قيمة المقام تقلل من قيمة الكسر وبما أن الكسر سالب فالقيمة تزداد) ويصبح المركب أقل استقراراً.

وللتغلب على طاقة الرابطة الأيونية وكسرها (فصل الأيونين المكونين للرابطة) فإننا نحتاج إلى طاقة (موجبة) تعرف هذه الطاقة باسم طاقة الترتيب البلوري.

وتعرف طاقة الترتيب البلوري بأنها الطاقة التي نحتاجها لنحول مركباً بلورياً (أيونياً) في الحالة الصلبة إلى أيونات منفصلة في الحالة الغازية) إذاً فطاقة الترتيب البلوري طاقة مساوية لطاقة الرابطة الأيونية (كحد أدنى) مع اختلاف الإشارة.

طاقة الترتيب البلوري = ي² / ر

وعلى هذا فإن ارتفاع قيمة طاقة الترتيب البلوري لمركب ما يعني أن هذا المركب أكثر استقراراً وتزداد طاقة الترتيب البلوري بزيادة قيمة كمية الشحنة أو نقصان نصف القطر الذري (لأحد الأيونين أو كليهما) كما يتضح من العلاقة السابقة.

آلية التفكك الالكتروليتي.

تم تطوير نظرية أرتسيوس بشكل كبير من قبل العلماء الروس أ.كابلوكوف و V. ، بمعنى آخر. أيونات رطبة في محلول.

أسهل طريقة هي تفكك مادة ما برابطة أيونية. سيكون تسلسل العمليات التي تحدث أثناء تفكك المواد برابطة أيونية (أملاح ، قلويات) على النحو التالي:

اتجاه جزيئات الماء ثنائي القطب بالقرب من أيونات الكريستال

ترطيب (تفاعل) جزيئات الماء مع أيونات الطبقة السطحية للبلورة

تفكك (اضمحلال) بلورة الإلكتروليت إلى أيونات رطبة.

مع الأخذ في الاعتبار ترطيب الأيونات ، تبدو معادلة التفكك كما يلي:

NaCl + X H2O ® Na + n H2O + Cl – n H2O

نظرًا لأن تكوين الأيونات المائية ليس دائمًا ثابتًا ، فإن المعادلة مكتوبة بصيغة مختصرة:

NaCl ® Na + + Cl –

وبالمثل ، تحدث عملية تفكك المواد برابطة قطبية ، ويكون تسلسل العمليات الجارية على النحو التالي:

توجيه جزيئات الماء حول أقطاب جزيء إلكتروليت

ترطيب (تفاعل) جزيئات الماء مع جزيئات المنحل بالكهرباء

تأين جزيئات الإلكتروليت (تحويل الرابطة القطبية التساهمية إلى رابطة أيونية)

تفكك (تحلل) جزيئات المنحل بالكهرباء إلى أيونات رطبة.

HCl + H2O ® H3O + + Cl –

HCl ® H + Cl –

في عملية التفكك ، لا يحدث أيون الهيدروجين بشكل حر ، فقط في شكل أيون الهيدرونيوم H3O +.

حلول
نظرية المناقشة الكهروضوئية

التنقية الكهروضوئية
الكهرباء وغير الكهربائية

نظرية التفكك الالكتروليتي

(س. أرهينيوس ، 1887)

1. عندما تذوب في الماء (أو تذوب) ، تتحلل الإلكتروليتات إلى أيونات موجبة وسالبة الشحنة (تخضع للتفكك الإلكتروليتي).

2. تحت تأثير التيار الكهربائي ، تتحرك الكاتيونات (+) نحو الكاثود (-) ، والأنيونات (-) تتحرك نحو الأنود (+).

3. التفكك الالكتروليتي هو عملية قابلة للعكس (يسمى التفاعل العكسي بالاستقطاب).

4. درجة التفكك الالكتروليتي (أ ) يعتمد على طبيعة المنحل بالكهرباء والمذيب ودرجة الحرارة والتركيز. يوضح نسبة عدد الجزيئات المتحللة إلى أيونات (ن ) إلى العدد الإجمالي للجزيئات التي يتم إدخالها في المحلول (ن).

أ = ن / N0< a <1

آلية التفكك الإلكتروليتي للمواد الأيونية

عند إذابة المركبات ذات الروابط الأيونية (على سبيل المثال كلوريد الصوديوم ) تبدأ عملية الترطيب بتوجيه ثنائيات أقطاب الماء حول جميع حواف ووجوه بلورات الملح.

بالتوجيه حول أيونات الشبكة البلورية ، تشكل جزيئات الماء إما روابط هيدروجين أو روابط متقبلية من المانحين معهم. تطلق هذه العملية كمية كبيرة من الطاقة ، والتي تسمى طاقة الماء.

تذهب طاقة الترطيب ، التي تعادل قيمتها طاقة الشبكة البلورية ، إلى تدمير الشبكة البلورية. في هذه الحالة ، تمر الأيونات المميهة طبقة تلو الأخرى في المذيب ، وتختلط مع جزيئاتها ، وتشكل محلولًا.

آلية التفكك الإلكتروليتي للمواد القطبية

المواد التي تتشكل جزيئاتها وفقًا لنوع الرابطة التساهمية القطبية (الجزيئات القطبية) تنفصل أيضًا بشكل مشابه. حول كل جزيء قطبي للمادة (على سبيل المثال HCl ) ، يتم توجيه ثنائيات أقطاب الماء بطريقة معينة. نتيجة للتفاعل مع ثنائيات أقطاب الماء ، يصبح الجزيء القطبي أكثر استقطابًا ويتحول إلى جزيء أيوني ، ثم تتشكل الأيونات الحرة بسهولة.

المنحلات بالكهرباء وغير المنحل بالكهرباء

يشرح التفكك الإلكتروليتي للمواد ، الذي يشرع في تكوين الأيونات الحرة ، الموصلية الكهربائية للحلول.

عادة ما تتم كتابة عملية التفكك الإلكتروليتي في شكل رسم بياني ، دون الكشف عن آليتها وإهمال المذيب ( H2O ) ، على الرغم من أنه مساهم رئيسي.

CaCl 2 “Ca 2 + + 2Cl –

KAl (SO 4) 2 “K + + Al 3+ + 2SO 4 2-

HNO 3 “H + + NO 3 –

Ba (OH) 2 “Ba 2+ + 2OH –

من الحياد الكهربائي للجزيئات ، يترتب على ذلك أن الشحنة الكلية للكاتيونات والأنيونات يجب أن تكون مساوية للصفر.

على سبيل المثال ، ل

Al 2 (SO 4) 3 ––2 (+3) + 3 (-2) = +6-6 = 0

KCr (SO 4) 2 ––1 (+1) + 3 (+3) + 2 (-2) = +1 + 3 – 4 = 0