فيديو السؤال: فهم تأثير شحنة الأيونات على درجة انصهار المركبات الأيونية الكيمياء

يوضح التمثيل البياني بالأعمدة التالي درجات الانصهار لثلاثة مركبات أيونية. أي الخيارات الآتية صواب؟ أ: ‪X‬‏: ‪MgF₂‬‏، ‪Y‬‏: ‪MgO‬‏، ‪Z‬‏: ‪NaF‬‏، ب: ‪Z‬‏: ‪MgF₂‬‏،‪Y‬‏: ‪NaF‬‏،‪X‬‏: ‪MgO‬‏، ج: ‪X‬‏: ‪NaF‬‏، ‪Y‬‏: ‪MgF₂‬‏، ‪Z‬‏: ‪MgO‬‏ د: ‪Z‬‏: ‪NaF‬‏، ‪Y‬‏: ‪MgF₂‬‏،‪X‬‏: ‪MgO‬‏، هـ: ‪Z‬‏: ‪MgF₂‬‏،‪Y‬‏: ‪MgO‬‏،‪X‬‏: ‪NaF‬‏

٠٧:٣٤

‏نسخة الفيديو النصية

يوضح التمثيل البياني بالأعمدة التالي درجات الانصهار لثلاثة مركبات أيونية. أي الخيارات الآتية صواب؟ أ: ‪X‬‏ هو ‪MgF2‬‏ و‪Y‬‏ هو ‪MgO‬‏ و‪Z‬‏ هو ‪NaF‬‏. ب: ‪X‬‏ هو ‪MgO‬‏ و‪Y‬‏ هو ‪NaF‬‏ و‪Z‬‏ هو ‪MgF2‬‏. ج: ‪X‬‏ هو ‪NaF‬‏ و‪Y‬‏ هو ‪MgF2‬‏ و‪Z‬‏ هو ‪MgO‬‏. د: ‪X‬‏ هو ‪MgO‬‏ و‪Y‬‏ هو ‪MgF2‬‏ و‪Z‬‏ هو ‪NaF‬‏. هـ: ‪X‬‏ هو ‪NaF‬‏ و‪Y‬‏ هو ‪MgO‬‏ و‪Z‬‏ هو ‪MgF2‬‏.

يتناول التمثيل البياني بالأعمدة المعطى درجات الانصهار. درجة انصهار المادة هي درجة الحرارة التي تتوفر عندها طاقة كافية في صورة حرارة للتغلب على التجاذبات بين الجسيمات وتغيير الحالة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. في التمثيل البياني، درجة الانصهار مقيسة بالدرجات السلزية. في حالة المركب الأيوني، تكون الجسيمات أيونات موجبة الشحنة وأيونات سالبة الشحنة ينجذب بعضها إلى بعض بشدة. هذه القوة التي تربط المركبات الأيونية معًا تسمى قوة التجاذب الكهروستاتيكي، وهي قوة تجاذب بين الشحنات الموجبة والسالبة.

يجب التغلب على قوة التجاذب هذه لصهر المركب؛ الأمر الذي يتطلب إضافة كمية كبيرة من الحرارة لكي تتغير حالة المركب الأيوني من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة؛ وهو ما يؤدي إلى التغلب على التجاذبات الكهروستاتيكية القوية وكسر البنية الشبيكية المنتظمة. يمكننا ملاحظة أن المركبات الأيونية ستتطلب بوجه عام درجات حرارة عالية جدًّا؛ وذلك من خلال النظر إلى المحور ‪𝑦‬‏ للتمثيل البياني المعطى.

علينا أن نختار الخيار الذي ينص على أن المركب الأيوني الذي له أضعف قوة تجاذب كهروستاتيكي؛ ومن ثم أقل درجة انصهار بين المركبات الثلاثة هو المركب الأيوني ‪X‬‏، وأن المركب الذي له أقوى قوة تجاذب كهروستاتيكي؛ ومن ثم أعلى درجة انصهار بين المركبات الثلاثة هو المركب الأيوني ‪Z‬‏، وأن المركب الذي له درجة انصهار أعلى من درجة انصهار المركب ‪X‬‏ ولكن أقل من درجة انصهار المركب ‪Z‬‏ هو المركب الأيوني ‪Y‬‏. لفعل ذلك، يجب أن ننظر إلى العوامل التي تؤثر على قوة التجاذب الكهروستاتيكي في المركبات الأيونية.

أحد العوامل التي تؤثر على التجاذب الكهروستاتيكي هو حالة شحنة الأيونات الموجودة في المركب. بوجه عام، الأيونات التي حالة شحنتها واحد موجب أو واحد سالب لها قوى تجاذب كهروستاتيكي أضعف من الأيونات التي لها حالة شحنة أعلى، مثل الأيونات التي حالة شحنتها ثلاثة موجب أو ثلاثة سالب. بمراعاة ذلك، دعونا نلق نظرة على اثنين من المركبات الأيونية الشائعة. يستخدم ملح الطعام، أو كلوريد الصوديوم، عادة في الطعام لتحسين مذاقه، ويتكون من أيونات الصوديوم المهمة بيولوجيًّا، والتي تعد ضرورية لوظائف الأعصاب والعضلات، وكذلك أيونات الكلوريد، وهي أيونات مهمة للعديد من أجهزة الجسم، مثل الجهاز الدوري. يحتوي هذا المركب الأيوني البالغ الأهمية على أيونات حالة شحنتها واحد موجب وأيونات حالة شحنتها واحد سالب، وتبلغ درجة انصهاره 800 درجة سلزية تقريبًا، وهي درجة حرارة عالية جدًّا مقارنة بالمركبات المنزلية.

دعونا نقارن هذا المركب بمركب أيوني آخر مفيد، وهو كلوريد المغنيسيوم، الذي يدخل في العديد من الاستخدامات الطبية والصناعية المهمة، كما يستخدم في بعض الحالات للوقاية من الحرائق أو إطفائها. يحتوي كلوريد المغنيسيوم على أيونات المغنيسيوم وأيونات الكلوريد، ويكون لأيونات المغنيسيوم فيه حالة شحنة اثنان موجب ولأيونات الكلوريد حالة شحنة واحد سالب. بسبب وجود شحنة أكبر على أيون المغنيسيوم مقارنة بأيون الصوديوم في كلوريد الصوديوم، فإن كلوريد المغنيسيوم له درجة انصهار أعلى بكثير؛ حيث تساوي 1400 درجة سلزية تقريبًا. باستخدام هذا المثال، يمكننا ملاحظة أنه مع زيادة شحنات الأيونات في المركب الأيوني، تزداد درجة الانصهار زيادة عامة أيضًا.

دعونا نلق نظرة الآن على الخيارات. يحتوي كل خيار من الخيارات على ‪MgF2‬‏، أو فلوريد المغنيسيوم، بالإضافة إلى ‪MgO‬‏، أو أكسيد المغنيسيوم، و‪NaF‬‏، أو فلوريد الصوديوم. بتحديد شحنات الأيونات في كل مركب من المركبات، فإننا بذلك نحدد الشدة النسبية لقوى التجاذب الكهروستاتيكي؛ ومن ثم نحدد درجات الانصهار النسبية. دعونا نبدأ بفلوريد المغنيسيوم، الذي يتكون من أيونات المغنيسيوم والفلوريد. عندما يوجد المغنيسيوم في مركب أيوني، فإنه يفقد إلكتروني تكافئه مكونًا أيونًا شحنته اثنان موجب، في حين تتكون أيونات الفلوريد عندما يكتسب الفلور إلكترون تكافؤ واحدًا مكونًا أيونًا شحنته واحد سالب. يجب أن نلاحظ أيضًا أن الرمز السفلي اثنين الموجود في ‪MgF2‬‏ يشير إلى أنه في المركب الأيوني، يوجد أيونان من الفلوريد لكل أيون مغنيسيوم.

بعد ذلك، لدينا أكسيد المغنيسيوم، وهو يتكون أيضًا من أيونات المغنيسيوم وأيونات الأكسيد التي شحنتها اثنان سالب. ذلك لأنه عند تكوين أيون، يكتسب الأكسجين إلكتروني تكافؤ. أخيرًا، في فلوريد الصوديوم، توجد أيونات صوديوم شحنتها واحد موجب، وأيونات فلوريد شحنتها واحد سالب. يمكننا الآن مقارنة قيم شحنات كل مجموعة من الأيونات. يحتوي فلوريد الصوديوم على أيونات لها أقل حالات شحنة؛ واحد موجب وواحد سالب. لذا، ستكون قوى التجاذب الكهروستاتيكي فيه هي الأضعف؛ مما يعني أن لهذا المركب الأيوني أقل درجة انصهار بين المركبات الثلاثة. من ثم، يمكننا القول إن فلوريد الصوديوم هو المركب الأيوني ‪X‬‏.

دعونا نلق نظرة بعد ذلك على شحنات الأيونات الموجودة في أكسيد المغنيسيوم. من بين المركبات الثلاثة، يحتوي أكسيد المغنيسيوم على أيونات لها أعلى حالات شحنة؛ فشحنة المغنيسيوم اثنان موجب، وشحنة الأكسيد اثنان سالب. لذا، سيكون لهذا المركب أعلى درجة انصهار من بين الأيونات الثلاثة بسبب قوة الجذب الكهروستاتيكي القوية بين الأيونات ذات حالات الشحنة الأعلى. إذن، يمكننا القول إن أكسيد المغنيسيوم هو المركب الأيوني ‪Z‬‏.

وأخيرًا، يحتوي فلوريد المغنيسيوم على مغنيسيوم شحنته اثنان موجب، وفلوريد شحنته واحد سالب. هذا يعني على الأرجح أن فلوريد المغنيسيوم ستكون له درجة انصهار بين درجتي انصهار فلوريد الصوديوم وأكسيد المغنيسيوم. من ثم، يمكننا القول إن فلوريد المغنيسيوم هو المركب الأيوني ‪Y‬‏. إذن، الخيار الصواب هو الخيار ج: ‪X‬‏ هو ‪NaF‬‏ و‪Y‬‏ هو ‪MgF2‬‏ و‪Z‬‏ هو ‪MgO‬‏.

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