X
تبلیغات
شیمی برای همه - شیمی و کاربرد یونها

شیمی برای همه

وبلاگ شخصی یک دبیر شیمی در زرند کرمان

شیمی و کاربرد یونها

کاتیون:

بیشتر کاتیونها ، یونهای تک اتمی‌اند که توسط فلزات بوجود می‌آیند. اگر فلز تنها یک نوع کاتیون ایجاد کند، نام یون ، همانند فلز مربوط است. +Na یون سدیم است. یعنی فلز سدیمی که ابتدا بصورت گازی در آمده است و از سدیم یک الکترون با اعمال انرژی یونش گرفته شده است. 2+Mg یون منیزیم است. 3+Al ، یون آلومینیوم است.

برخی از فلزات بیش از یک نوع کاتیون بوجود می‌آورند. در اینگونه موارد ، با نشان دادن تعداد بار کاتیونها در نامشان آنها را متمایز می‌کنیم. بار این نوع کاتیونها بصورت ارقام لاتین بعد از نام فارسی عنصر قرار داده می‌شود. +Cu ، یون مس (I) و 2+Cu ، یون مس (II) است. در روشی قدیمی‌تر برای متمایز کردن دو نوع یون بوجود آمده از یک فلز ، پسوندی به نام فلز افزوده می‌شود. در این روش ، هرگاه نماد فلزی از لاتین مشتق شده باشد، از نام لاتین فلز استفاده می‌شود.

پسوند "- و" برای یون دارای بار مثبت کمتر و پسوند "- یک" برای یون با بار مثبت بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. +Cu ، یون کوپرو و 2+Cu یون کوپریک است. +Fe ، یون فرو و 2+Fe یون فریک است.

توجه کنید که در روش بالا تعداد بارها بروشنی بیان نمی‌شود و نیز این روش برای فلزاتی که بیش از دو نوع کاتیون تولید می‌کنند، قابل استفاده نیست.


آنیون :

آنیونهای تک‌اتمی از اتم فلزات به وجود می‌آیند. نام آنها از طریق حذف بخش آخر نام عنصر و افزودن پسوند "- ید" به باقیمانده به دست می‌آید. -Cl یون کلرید است. 2-O ، یون اکسید است. 3-N یون نیترید است. اما ، تمام آنیونهایی که نامشان به "ید" ختم می‌شود تک اتمی نیستند. بلکه معدودی آنیونهای چند اتمی نیز نامشان با این پسوند ختم می‌شود. مثلا -CN یون سیانید است. -OH یون هیدروکسید است. 2-O2 یون پروکسید است.

آنیونهای چند اتمی بسیاری شناخته شده‌اند. بعنوان مثال 2-O2 یون پراکسید ، Cr2O7-2 یون کرومات ، SO3-2 یون سولفیت و 3-AsO4 یون آرسنات است.

یون چند اتمی :

این یون ، یونی است که از چند اتم که با یکدگیر  پیوند کووالانسی دارند، بوجود می‌آید. کایتونهای چند اتمی معدودند و دو نوع نمونه متداول عبارت اند از :


  • +NH4 یون آمونیوم و 2+Hg2 یون جیوه (I) یا یون مرکورو.

  • یون 2+Hg2 یون جیوه I نامیده شده است. زیرا می‌توان آن را متشکل از دو یون +Hg (که با یکدیگر پیوند کووالانسی دارند) در نظر گرفت.

نام ترکیبات یونی :

نام ترکیبات یونی ، متشکل از نام کاتیون و پس از آن ، نام آنیون (بصورت لغتی جداگانه) است.

  • Fe2O3: آهن (II) اکسید یا فریک اسید.
  • PbCO3: سرب (II) کربنات یا پلمبوکربنات.
  • NH4)2S): آمونیوم سولفید
  • Mg(NO3)2: منیزیم نیترات
  • Cu(CN)2: مس (II) سیانید یا کوپریک سیانید.  

 

آرایش الكترونی كاتیونها و آنیونها  :

برای نوشتن آرایش الكترونی كاتیون‌ها و آنیون‌ها، بایستی ابتدا آرایش اتم خنثی را در نظر گرفت و اگر هدف آرایش آنیون آن است، به ازای تعداد بار منفی آنیون، به لایه ظرفیت عنصر الكترون اضافه می‌كنیم و اگر هدف آرایش الكترونی كاتیون است، از بیرونی‌ترین لایه اتم خنثای آن الكترون بر می‌داریم.

ترتیب بناگذاری را نمی‌توان برای فرآیندهایی كه متضمن از دست دادن الكترون (یعنی یونش) است، به كار برد. آرایش الكترونی آهن عبارت است از و آرایش یون ، است. بنابراین، گرچه براساس روش بناگذاری، الكترونهای آخرین الكترونهای اضافه شده به اتمهای پیشین برای رسیدن به آرایش الكترونی آهن هستند، اما این عنصر در عمل یونش، الكترونهای خود را از دست می‌دهد. اتم آهن 26 پروتون در هسته و نیز 26 الكترون داد. یون، هنوز 26 پروتون را داراست، اما تنها 24 الكترون دارد. ترتیب انرژی اوربیتالی در اتم خنثی، متفاوت از آن است كه در یون وجود دارد. به طور كلی، اولین الكترونهایی كه در عمل یونش از دست داده می‌شوند بالاترین مقادیر و را دارند.
برای مثال در مورد انرژی یونیزاسیون، اتمی مانند اسكاندیم كه دو الكترون در تراز و یك الكترون در تراز دارد، چرا ابتدا الكترون از تراز 4s جدا می‌شود و یون  دارای آرایش است و چرا آرایش آن به صورت  نیست؟
در پاسخ به این پرسش، باید گفت، ترتیب فوق در مورد مقایسه پایداری ترازها در اتمهای سنگین، فقط در مورد محل قرار گرفتن الكترون متمایز كننده آنها می‌تواند درست باشد. زیرا همان‌طور كه می‌دانیم، پایداری ترازهای نسبت به تراز در تمام عناصر وضعیت مشابه و یكسانی ندارد. از بررسیهای نظری و محاسباتی كه براساس مكانیك موجی صورت صورت گرفته است، چنین بر می‌آید كه مثلاً در اتمهای هیدروژن تا كربن سطح انرژی تراز پایین‌تر از سطح انرژی تراز ولی در اتمهای نیتروژن تا كلسیم، سطح انرژی آن بالاتر از تراز قرار می‌گیرد، ولی از اتم اسكاندیم به بعد، دوباره سطح انرژی آن پایین‌تر از سطح انرژی تراز قرار می‌گیرد.
از این‌رو، به روشنی می‌توان دریافت كه مثلاً نه تنها در اتم اسكاندیم تراز از الكترون پر است، بلكه نسبت به تراز در سطح بالاتری قرار می‌گیرد و الكترون متمایز كننده این اتم در تراز در سطح بالاتری قرار می‌گیرد و الكترون متمایز كننده این اتم تراز كه در سطح انرژی پایین‌تر قرار داشته و به هسته نزدیكتر است وارد می‌شود. در نتیجه، هسته جاذبه بیشتری بر آن اعمال می‌كند. از این‌رو، دیرتر از الكترونهای تراز از اتم جدا می‌شود. چنین وضعیتی كه در مورد ترازهای و وجود دارد، در مورد تراز و نیز مشاهده می‌شود. زیرا با سنگینتر شدن اتم و افزایش بار مؤثر هسته آن، سطح ترازهای انرژی به هسته نزدیكتر می‌شود. ولی این نزدیك شدن و كاهش فاصله، در مورد تمام ترازها، روند مشابهی ندارد، بلكه، فاصله ترازهایی كه به عدد كوآنتومی فرعی بالاتری مربوطند، یعنی ترازهای  (به ازای ) و  (به ازای) با شیب بیشتری كاهش یافته و به هسته نزدیك می‌شوند. از این‌رو، در ترتیبی كه برای پایداری نسبی آنها، پیش‌بینی شده است، تغییراتی روی می‌دهد. به طوری كه گاهی ترتیب پایداری آنها عوض شده و یا به یكدیگر نزدیك می‌شود. با توجه به این توضیح بسیاری از موارد به ظاهر استثنایی و غیرمنتظره در مورد آرایش الكترونی عناصر از جمله وضعیتی كه در مورد برخی از عناصر واسطه دسته  (مانند پلاتین، پالادیم و ...) و یا عناصر واسطه سریهای لانتانید و آكتینید، به چشم می‌خورد را می‌توان به خوبی توجیه كرد.

+ نوشته شده در  جمعه یکم بهمن 1389ساعت 20:33  توسط صبا  |