نسخة الفيديو النصية
يمكن أن يكون العنصر X رابطة أيونية مع الأكسجين. من بنى لويس الموضحة، أي العناصر الآتية يمكن أن يكون X؟ (أ) H، (ب) N، (ج) F، (د) Na، (هـ) Al.
يكون العنصر X المجهول رابطة أيونية. تتكون الروابط الأيونية من قوى الجذب الكهروستاتيكية بين الأيونات الموجبة الشحنة والأيونات السالبة الشحنة. يمكن أن تتكون هذه الأيونات عادة من انتقال إلكترونات التكافؤ. يوضح لنا السؤال بنية لويس التي توضح ذرتين من العنصر X وذرة أكسجين واحدة، جميعها مشاركة في ترابط أيوني. بنية لويس هي عبارة عن رسم توضيحي تخطيطي بسيط يوضح كيفية مشاركة إلكترونات غلاف التكافؤ أو تبادلها بين الذرات في مركبات مترابطة بروابط تساهمية أو أيونية.
في بنى لويس، يمكن استخدام النقاط لتمثيل إلكترونات التكافؤ. توضح بنية لويس التي لدينا أن كل ذرة من ذرتي العنصر X لها إلكترون تكافؤ واحد. توضح الأسهم أن كل ذرة من ذرتي العنصر X تفقد إلكترون التكافؤ الوحيد لديها، وتكتسب ذرة الأكسجين هذين الإلكترونين، ما ينتج عنه تكوين كاتيونات شحنتها واحد موجب للعنصر X وأنيون أكسيد شحنته اثنان سالب. يمكن تفسير هذا الانتقال للإلكترونات من العنصر X إلى الأكسجين من خلال قاعدة الثمانيات التي تنص على أنه في كثير من الحالات تميل الذرات إلى فقد الإلكترونات أو اكتسابها أو مشاركتها للحصول على ثمانية إلكترونات في غلافها الخارجي. ويمكن توقع هذا الميل باستخدام عدد إلكترونات التكافؤ الموجودة في الذرة، ومن ثم رقم مجموعتها في الجدول الدوري.
دعونا أولًا نحدد موقع الأكسجين في الجدول الدوري للتأكد من صحة هذه الفكرة. من خلال تحديد المجموعة أو العمود الذي يقع فيه العنصر في الجدول الدوري، يمكننا أيضًا تحديد عدد إلكترونات التكافؤ التي يحتوي عليها هذا العنصر. في هذا السؤال، لن نتناول هذه العلاقة للعناصر التي تقع في المجموعات من ثلاثة إلى 12. يوجد الأكسجين، وعدده الذري ثمانية، في المجموعة 16 في الجدول الدوري، ما يعني أنه يحتوي على ستة إلكترونات تكافؤ، كما هو موضح في بنية لويس. للحصول على ثمانية إلكترونات، يكتسب الأكسجين في غلافه الخارجي إلكتروني تكافؤ إضافيين ويصبح أيون أكسيد شحنته اثنان سالب. وفي حين أننا لا نعلم ماهية العنصر X، توضح لنا بنية لويس أن العنصر X يحتوي على إلكترون تكافؤ واحد وأنه يفقده لتكوين أيون شحنته واحد موجب. ومن ثم، لا بد أن العنصر X يقع في المجموعة الأولى من الجدول الدوري.
دعونا نلق نظرة على خيارات الإجابة لإيجاد العنصر الذي يطابق هذا الوصف. خيار الإجابة (أ) هو الرمز الكيميائي للهيدروجين H، وعدده الذري واحد، ويقع في المجموعة الأولى من الجدول الدوري. يحتوي الهيدروجين على إلكترون تكافؤ واحد. خيار الإجابة (ب) هو الرمز الكيميائي للنيتروجين N، وعدده الذري سبعة، ويقع في المجموعة 15 من الجدول الدوري. ويحتوي النيتروجين على خمسة إلكترونات تكافؤ. خيار الإجابة (ج) هو الرمز الكيميائي للفلور F، وعدده الذري تسعة، ويقع في المجموعة 17 من الجدول الدوري. ويحتوي الفلور على سبعة إلكترونات تكافؤ. خيار الإجابة (د) هو الرمز الكيميائي للصوديوم Na، وعدده الذري 11، ويقع في المجموعة الأولى من الجدول الدوري. ويحتوي الصوديوم على إلكترون تكافؤ واحد.
أخيرًا، خيار الإجابة (هـ) هو الرمز الكيميائي للألومنيوم Al، وعدده الذري 13 ويقع في المجموعة 13 من الجدول الدوري. يحتوي الألومنيوم على ثلاثة إلكترونات تكافؤ. يمكننا استبعاد خيارات الإجابة (ب) و(ج) و(هـ)؛ إذ لا تحتوي هذه العناصر على إلكترون تكافؤ واحد، ومن ثم لا يمكن أن تكون العنصر X. يحتوي كل من الهيدروجين والصوديوم على إلكترون تكافؤ واحد. لتحديد الخيار الذي يمكن أن يكون العنصر X، علينا تحديد كيفية ارتباط هذين العنصرين بالأكسجين. بما أن الهيدروجين عنصر لافلزي، فعند ارتباطه بعنصر لافلزي آخر مثل الأكسجين، تتكون رابطة تساهمية. وإذا ارتبطت ذرتا هيدروجين بذرة أكسجين واحدة، فسيؤدي هذا إلى تكون أحد أهم الجزيئات الموجودة على كوكب الأرض، وهو جزيء الماء.
بالمقابل، نظرًا لأن الصوديوم عنصر فلزي، فإنه يفقد إلكترونات عند تفاعله مع الأكسجين اللافلزي. ولكي تحصل كل ذرة أكسجين على ثمانية إلكترونات في غلافها الخارجي، نحتاج إلى ذرتي صوديوم. ويؤدي ذلك إلى تكون رابطتين أيونيتين بين أيون أكسيد واحد وأيوني صوديوم. وهذا يطابق ما نراه في العنصر المجهول X. وعليه، فإن العنصر الذي يمكن أن يكون العنصر X من بنية لويس هو خيار الإجابة (د) Na.
