ترکیبات یونی و ساختار آنها

 

بلور به ساختاری سه بعدی و منظم از آرایش اتمها گفته می شود. یعنی یک ساختار سه بعدی مانند مکعب را در نظر بگیرید، که میلیاردها مکعب کنار یکدیگر قرار داده شود، در این صورت یک شبکه ی بلور به دست می آید. پس هر بلور از یک واحد ساختمانی به وجود آمده است. هفت نوع سلول واحد وجود دارد. انواع این واحدها عبارتند از واحد (سلول) مکعبی. حال این مکعب می تواند ساده باشد، یعنی تنها در هر گوشه ی این مکعب یک یون قرار گرفته باشد، یا مکعب مرکز پر باشد، یعنی علاوه بر گوشه ها، یک یون نیز در مرکز قرار گرفته باشد، یا مراکز وجوه پر باشد، یعنی علاوه بر گوشه ها، در مرکز هر وجه نیز یک یون قرار گرفته باشد.
انوع دیگر سلولهای واحد عبارتند از شش گوشه ای، لوزوجهی، راستگوشه، تک شیب، سه شیب و چهار گوشه. در انواع مختلف این سلولها، زاویه بین محورهای سلول واحد و نیز طول محورهای سلول واحد با یکدیگر فرق دارند. هر یک از اینها نیز می توانند ساده، مرکز پر یا مراکز وجوه پر باشند.
به عنوان مثال سدیم کلرید NaCl , MgO, SrO, MgS, CaS و ده ها ترکیب دیگر در سیستم مکعبی مرکز و مراکز وجوه پر متبلور می شود. 
سزیم کلرید CsCl , CsBr, CsI, NH4Cl, NH4Br,در سیستم مکعبی ساده متبلور می شود.
ورتزیت روی سولفید ZnS در سیستم هگزاگونال یا شش گوشه ای متبلور می شود. 
تیتان دی اکسید یا روتیل TiO2 در سیستم چهار گوشه متبلور می شود.

جامدهای یونی خواص مشترک و متمایزی از انواع دیگر جامدهای بلوری (جامدهای فلزی، جامدهای کووالانسی، جامدهای مولکولی) دارند که مهمترین آنها عبارت است از:
1) در شرایط معمولی همگی جامدند و از ترکیب یک فلز و یک نافلز به وجود می آیند. البته نافلز مورد استفاده در جامدهای یونی، نافلزی از گروههای هفتم، ششم و تا حدی نیتروژن می باشد. در این دسته از جامدها، واحدهای مجزایی به صورت مولکول یا جفتهای یونی مثلاٌ در مورد سدیم کلرید، واحدهایی به صورت NaCl وجود ندارد، بلکه یونها با آرایش فضایی خاصی، شبکه ی عظیم توده یونی را به وجود می آورند.
2) جامدهای یونی در حالت جامد رسانای جریان برق نیستند و ولی در حالت مذاب و یا به صورت محلول، قابلیت رسانای الکترکی دارند. 
3) دارای نقطه های ذوب و جوش نسبتاٌ بالایی هستند. زیرا نیروی جاذبه ی الکتروستاتیکی بسیار قوی بین ذرات تشکیل دهنده بلور آنها اعمال می شود.
4) جامدهای یونی جزء مواد بسیار سخت هستند. این سختی را می توان به قدرت پیوند یونی (نیروی جاذبه ی الکتروستاتیکی) و انرژی شبکه بلور که نسبتاٌ زیاد است ، نسبت داد.
در مورد سختی جامدهای یونی می توان سه قاعده ی زیر را بیان کرد:
آ) در مورد جامدهای یونی که ساختار بلوری یکسان دارند و بار یونهای آنها برابر است، هر چه فاصله بین یونها کمتر باشد، بر میزان سختی بلور افزوده می شود.
ب) در مورد جامدهای یونی که ساختار یکسان و فاصله ی بین یونی نزدیک به هم دارند، با افزایش بار آنیون و کاتیون، سختی بلور افزایش می یابد.
ت) جامدهای یونی که که در آنها یونها دارای آرایش گاز بی اثرباشند، نسبت به جامدهای یونی دیگر که در آنها یونها دارای آرایش گاز بی اثر نیستند، در صورتی که عوامل موثر دیگر (بار، فاصله ی بین یونی، ساختار بلوری) یکسان باشد، درجه سختی بالاتر است. 
5) جامدهای یونی برخلاف جامدهای فلزی و کووالانسی، ترد و شکننده هستند. یعنی بر اثر وارد شدن ضربه یا فشار می شکنند و یا خرد می شوند. علت را می توان اینگونه توجیه کرد که بر اثر فشار یا ضربه، یونها در بلور جابجا می شوند و یونهای همنام در مجاورت یکدیگر قرار می گیرند و بر اثر دافعه ی شدید بین آنها، موجب پاشیده شدن ساختار بلور و یا گسستن پیوند بین ذرات می شود.
جامدهای یونی در حلالهای قطبی به ویژه در آب به خوبی حل می شوند ولی در حلالهای غیر قطبی حل نمی شوند.
از جامدهای یونی به طور وسیع در زندگی و صنعت استفاده می گردد. بارزترین آنها نمک سدیم کلرید است که برای حیات انسان و موجودات ضروری است. در زیر به چند ترکیب یونی و طرز تهیه و کاربرد آنها اشاره شده است:

آمونیوم نیترات NH4NO3 یکی از ترکیبات یونی چند تایی است. این ماده از اثر نیتریک اسید بر گاز آمونیاک تولید می شود. فرمول این واکنش به صورت زیر می باشد: 

HNO3 + NH3 --> NH4NO3 
این ماده یک کود شیمیایی مهم است. 

این ماده در ساختن مواد منفجره و وسایل آتش بازی نیز به کار می رود. 

 

منبع : خانه شیمی ایران

/ 0 نظر / 334 بازدید