فيديو السؤال: تفسير سبب زيادة نصف قطر أيون الأكسجين على نصف قطر أيون الصوديوم الكيمياء

أي العبارات الآتية تفسر لماذا يكون نصف القطر الأيوني لأيون الأكسجين ‪(O²⁻)‬‏ أكبر من أيون الصوديوم ‪(Na⁺)‬‏؟ (أ) يكتسب أيون الأكسجين إلكترونات، ويكون أيونًا سالب الشحنة. (ب) توجد جسيمات دون ذرية في نواة أيون الأكسجين أكثر من الموجودة في أيون الصوديوم. (ج) الأيونات الفلزية تكون أصغر دائمًا من الأيونات اللافلزية. (د) عدد البروتونات في نواة أيون الأكسجين أقل من أيون الصوديوم. (هـ) أيون الصوديوم له شحنة واحدة، لكن أيون الأكسجين له شحنة سالبة مزدوجة.

٠٧:٣٣

‏نسخة الفيديو النصية

أي العبارات الآتية تفسر لماذا يكون نصف القطر الأيوني لأيون الأكسجين ‪(O²⁻)‬‏ أكبر من أيون الصوديوم ‪(Na⁺)‬‏؟ (أ) يكتسب أيون الأكسجين إلكترونات، ويكون أيونًا سالب الشحنة. (ب) توجد جسيمات دون ذرية في نواة أيون الأكسجين أكثر من الموجودة في أيون الصوديوم. (ج) الأيونات الفلزية تكون أصغر دائمًا من الأيونات اللافلزية. (د) عدد البروتونات في نواة أيون الأكسجين أقل من أيون الصوديوم. (هـ) أيون الصوديوم له شحنة واحدة، لكن أيون الأكسجين له شحنة سالبة مزدوجة.

للإجابة عن هذا السؤال، علينا تحديد سبب زيادة نصف قطر أيون الأكسجين على نصف قطر أيون الصوديوم. قبل التفكير في الأيونات، دعونا ننظر أولًا لذرة الصوديوم وذرة الأكسجين. تحتوي ذرة الصوديوم على 11 بروتونًا و11 إلكترونًا. توجد البروتونات التي عددها 11 في النواة، أما الإلكترونات؛ فيوجد إلكترونان في الغلاف الإلكتروني الأول، وثمانية إلكترونات في الغلاف الإلكتروني الثاني، وإلكترون واحد في الغلاف الإلكتروني الثالث. وتحتوي ذرة الأكسجين على ثمانية بروتونات وثمانية إلكترونات. توجد البروتونات الثمانية في النواة، أما الإلكترونات؛ فيوجد إلكترونان في الغلاف الإلكتروني الأول، وستة إلكترونات في الغلاف الإلكتروني الثاني.

عندما تكون ذرة الصوديوم أيونًا موجبًا، يفقد الإلكترون الخارجي. وبذلك، يحتوي أيون الصوديوم على 11 بروتونًا في نواته، وإلكترونين في الغلاف الإلكتروني الأول، وثمانية إلكترونات في الغلاف الإلكتروني الثاني، ولا توجد إلكترونات في الغلاف الإلكتروني الثالث. ونظرًا لعدم وجود إلكترونات في الغلاف الإلكتروني الثالث، يمكننا إزالته من هذا المخطط. عندما تكون ذرة الأكسجين أيون أكسجين شحنته اثنان سالب، تكتسب الذرة إلكترونين. وبذلك، يحتوي أيون الأكسجين على ثمانية بروتونات في نواته، وإلكترونين في الغلاف الإلكتروني الأول، وثمانية إلكترونات في الغلاف الإلكتروني الثاني.

يمكننا أن نلاحظ أن أيون الصوديوم وأيون الأكسجين لهما العدد نفسه من الأغلفة الإلكترونية والعدد نفسه من الإلكترونات. وعلاوة على ذلك، تتعرض الإلكترونات الخارجية في أيون الصوديوم وأيون الأكسجين إلى درجة مماثلة من التنافر من الإلكترونات الداخلية. كما تتعرض الإلكترونات الخارجية في كلا الأيونين لقوة جذب إلى النواة الموجبة الشحنة. لكن بما أن الشحنة الموجبة لنواة أيون الصوديوم أكبر من الشحنة الموجبة لنواة أيون الأكسجين، فإن الإلكترونات الخارجية في أيون الصوديوم ستتعرض إلى قوة جذب إلى النواة أقوى من تلك التي ستتعرض لها الإلكترونات الخارجية في أيون الأكسجين.

وبسبب قوة الجذب الأقوى، تسحب الإلكترونات الخارجية في أيون الصوديوم باتجاه النواة. لذلك، فإنه على الرغم من أن أيون الصوديوم وأيون الأكسجين لهما عدد الأغلفة الإلكترونية نفسه وعدد الإلكترونات نفسه، يكون أيون الصوديوم أصغر لأنه يحتوي على عدد أكبر من البروتونات. أو بعبارة أخرى، يكون أيون الأكسجين أكبر لأنه يحتوي على عدد أقل من البروتونات. بوضع ذلك في الاعتبار، هيا نقيم خيارات الإجابة لتحديد العبارة التي تفسر لماذا يكون نصف القطر الأيوني لأيون الأكسجين أكبر من أيون الصوديوم.

يشير الخيار (أ) إلى أن أيون الأكسجين يكتسب إلكترونات، ويكون أيونًا سالب الشحنة. بالرغم من اكتساب أحد الأنواع إلكترونات لتكوين أيون سالب الشحنة، فإن هذا لا يفسر سبب أن يكون نصف القطر الأيوني لأيون الأكسجين هو الأكبر. لذا، يمكننا استبعاد الخيار (أ).

يشير الخيار (ب) إلى وجود جسيمات دون ذرية في نواة أيون الأكسجين أكثر من الموجودة في أيون الصوديوم. النظير الأكثر شيوعًا للصوديوم هو الصوديوم-23، وتحتوي نواة ذرته على 11 بروتونًا و12 نيوترونًا. والنظير الأكثر شيوعًا للأكسجين هو الأكسجين-16، وتحتوي نواة ذرته على ثمانية بروتونات وثمانية نيوترونات. عندما تصبح هاتان الذرتان أيونين، لا يتغير عدد الجسيمات دون الذرية في النواة. ومن ثم، فإن العبارة في الخيار (ب) غير صحيحة؛ لأن نواة أيون الصوديوم تحتوي على جسيمات دون ذرية أكثر من الموجودة في أيون الأكسجين.

دعونا ننظر في خيار الإجابة (ج). على الرغم من أن أيونات الصوديوم، وهي أيونات لفلز، أصغر من أيونات الأكسجين، وهي أيونات للا فلز، فإن العبارة التي ينص عليها الخيار (ج) عامة للغاية ولا يمكن تطبيقها على جميع الأيونات. على سبيل المثال، نصف القطر الأيوني لأيون الروبيديوم، وهو أيون لفلز، يساوي 166 بيكومترًا، في حين أن نصف القطر الأيوني لأيون الأكسجين، وهو أيون للا فلز، يساوي 126 بيكومترًا. إذن، العبارة (ج) غير صحيحة ولا يمكن أن تكون إجابة هذا السؤال.

ينص خيار الإجابة (د) على أن عدد البروتونات في نواة أيون الأكسجين أقل من أيون الصوديوم. نحن نعلم أن هذه العبارة صحيحة. ونعلم أيضًا أنه نظرًا لأن عدد البروتونات في أيونات الأكسجين أقل، ستتعرض الإلكترونات الخارجية إلى قوة جذب للنواة أقل من قوة جذب الإلكترونات الخارجية في أيون الصوديوم. ومن ثم، فإن أيونات الأكسجين أكبر. بذلك، نكون قد حددنا العبارة الصحيحة، لكن دعونا نلق نظرة على خيار الإجابة (هـ). يشير خيار الإجابة (هـ) إلى أن مقدار الشحنة يؤثر على نصف القطر الأيوني، لكن مقدار الشحنة لا ينتج عنه نمط له علاقة بنصف القطر الأيوني.

إذن، العبارة التي تفسر لماذا يكون نصف القطر الأيوني لأيون الأكسجين أكبر من أيون الصوديوم هي خيار الإجابة (د)، وهو عدد البروتونات في نواة أيون الأكسجين أقل من أيون الصوديوم.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.