مثال على الأنيونات والكاتيونات

في الكيمياء العامة ، من المعروف أن المادة مدعومة بروابط بين الذرات ، والتي يمكن أن تولد شبكة من الذرات ، في حالة المعادن النقية واللافلزات ، أو أيضًا الجزيئات التي تتراكم تعطي اتساقًا للمادة. في حالة تكوين الجزيئات ، هناك الرابطة الأيونية ، والتي تتكون في ذلك ، واحدة من الذرات مسؤولة عن التخلي عن إلكترون واحد أو أكثر من غلافها الأخير ، والذرة الأخرى تؤدي عمل استقبالهم.

الإلكترونات لها حافة سالبةوبالتالي يكتسب المستقبل شحنة سالبة. تكتسب الذرة التي تقوم بالتوصيل شحنة موجبة عندما تنفصل عن تلك الإلكترونات. تحدث ظاهرة الترابط الأيوني هذه في الغالب في المواد غير العضوية ، وبترددات مختلفة بين التفاعلات العضوية.

يسمى الجسيم المكون من ذرة (ذرات) ذات شحنة سالبة أنيون.

والجسيم الذي يتكون من الذرة (الذرات) ذات الشحنة الموجبة يسمى الكاتيون.

تسمى الجسيمات المشحونة بشكل عام أيونات.

توجد الأنيونات والكاتيونات في مركبات مثل الأملاح الثنائية ، مثل كلوريد الصوديوم (NaCl). بأخذ هذا المثال ، سيتم شرح تفصيلة مهمة. عند كتابة المركب ، تبدأ دائمًا بالعنصر بشحنة موجبة. وما يصاحبها في النهاية سيكون الجزء السالب الشحنة. ومن المعروف أن الصوديوم (Na) هو العنصر الذي يحمل شحنة موجبة ، والكلور (Cl) هو العنصر سالب الشحنة.

هناك مسألة مهمة أخرى وهي معرفة مقدار الشحنة الموجبة أو السالبة التي تحملها كل ذرة. سيتم أخذ ملح ثنائي آخر كمثال ، وهو كلوريد الكالسيوم (CaCl₂). عند كتابة جزيء الملح ، يتقاطع الرقم الذي يحدد شحنة ذرة الكالسيوم مع عدد شحنة الكلور.

وفقًا للجدول الدوري ، الكالسيوم له شحنة +2 ، والكلور له شحنة -1. عبرت ، الرقم 2 سوف يوضع على الكلور ، و 1 على الكالسيوم. يبقى CaCl₂.

هذه الصيغة CaCl₂ يمكن فهمها أيضًا على النحو التالي: نظرًا لأن الكلور قادر على استقبال إلكترون واحد ، فإن ذرتين من الكلور ضرورية لالتقاط إلكترونين من الطبقة الأخيرة من الكالسيوم.

بالإضافة إلى الأملاح الثنائية ، توجد الأنيونات والكاتيونات في الهيدرازيد ، مثل حمض الهيدروكلوريك (HCl) ، في الأحماض الأوكسيولوجية ، مثل حمض الكبريتيك (H₂جنوب غرب₄) ، في Oxisales ، مثل كبريتات الصوديوم (Na₂جنوب غرب₄).

في حمض الهيدروكلوريك ، الكاتيون هو هيدروجين بشحنة +1: H⁺¹، والأنيون هو الكلور ، بشحنة -1: الكلورين^-1.

في حمض الكبريتيك ، الكاتيون هو هيدروجين ، بشحنة +1: H.⁺¹، والأنيون عبارة عن كبريتات ، بتهمة -2: SO₄^-2.

في كبريتات الصوديوم ، الكاتيون عبارة عن صوديوم بشحنة +1: Na⁺¹، والأنيون عبارة عن كبريتات ، بتهمة -2: SO₄^-2.

يُلاحظ في الأمثلة السابقة أن Binary Salts and Hydracids عبارة عن مزيج من عنصرين مختلفين فقط (أحدهما ذو شحنة موجبة والآخر بشحنة سالبة). ويحتوي كل من Oxisales و Oxiácidos في شكل أنيون على مجموعة من الذرات. تسمى هذه المجموعة من الذرات الراديكالية.

يتضمن الراديكالي في الحالات السابقة عدة ذرات أكسجين ، مع شحنة -2 ، وعنصر إيجابي آخر يعوض جزءًا فقط من تلك الشحنة السالبة. سيتم تعويض بقية الشحنة السالبة بواسطة الكاتيون ، بشكل صحيح.

لا توجد جذور سلبية فحسب ، بل جذور إيجابية أيضًا، مثل الأمونيوم كاتيون (NH₄⁺) ، حيث يولد الهيدروجين الرابع شحنة زائدة.

التفكك في محلول مائي

عندما يدخل مركب أيوني إلى الماء المذاب ، فإنه يميل إلى مهاجمة الرابطة الأيونية ، ويفصل المذاب إلى أنيونات وكاتيونات. اعتمادًا على المركب المعني ، عند الحديث عن قوة الرابطة ، ستكون سهولة ووفرة هذا الانفصال. تستخدم هذه الظاهرة لتوصيل تيار كهربائي.

الخلايا الكهروكيميائية

الخلايا الكهروكيميائية هي الأجهزة الرئيسية التي تستفيد من المركبات الأيونية في حل لتوليد واستمرارية الطاقة الكهربائية. يمكن أن تكون الخلايا الكهروكيميائية كلفانية أو إلكتروليتية..

تتكون الخلية الجلفانية من وعاء به معدنين مختلفين ، مغمور في محلول أيوني ، ويفصل بينهما غشاء مسامي. ترتبط هذه المعادن بجسر ملحي في الجزء العلوي منه.

يكون التفاعل الكيميائي الذي يحدث بين أيونات المحلول مع كاتيونات المعدن الأول تلقائيًا. تساهم الأنيونات بشحنتها السالبة الزائدة بالإلكترونات في أحد المعادن. هذا المعدن سوف يسمى الأنود ، لاستقبال الأنيونات. نظرًا لأن الشحنات المعاكسة تجتذب بعضها البعض ، فمن المفترض أن يكون للأنود شحنة موجبة.

تنتقل الإلكترونات عبر المعدن ، وتتدفق باتجاه جسر الملح ، حتى تصل إلى المعدن الآخر ، الذي يكتسب شحنة سالبة مع تدفق الإلكترونات. وهكذا ، فإن كاتيونات المحلول الذي يحيط به ، سوف تأخذ تلك الإلكترونات لتعويض شحنتها. سيطلق على هذا المعدن الآخر الكاثود.

تختلف الخلية الإلكتروليتية في أنها تشتمل على مصدر للتيار الكهربائي ، لأن التفاعل ليس كذلك تلقائيًا في المحلول ، ويستغرق الأمر بعض الزخم لبدء التدفق المستمر للإلكترونات من الأنود إلى كاثود.

أمثلة على الأنيونات

كلوريد Cl^-

يوديد أنا^-

كبريتيد^-2

نيتريد ن^-3

هيبوكلوريت ClO^-

كلوريت ClO₂^-

كلورات ClO₃^-

فوق كلورات ClO₄^-

النتريت رقم₂^-

نترات NO₃^-

بيسلفيت أو حامض كبريتيت H SO₃^-

كبريتيت SO₃^-2

كبريتات SO₄^-2

برمنجنات MnO₄^-

هيدروكسيد OH^-

ثاني كرومات الكروم₂أو₇^-2

كرومات كرو₄^-2

بورات بو₃^-3

أكسالات ج₂أو₄^-2

فوسفات ص₄^-3

أمثلة على الكاتيونات

الأمونيوم NH₄⁺

الهيدرونيوم ح₃أو⁺

الصوديوم نا⁺

البوتاسيوم ك⁺

الكالسيوم Ca⁺²

المغنيسيوم ملغ⁺²

الباريوم با⁺²

المنيوم ال⁺³

النحاس النحاسي⁺¹

النحاس النحاسي⁺²

الحديدوز⁺²

الإيمان الحديدي⁺³

راسيا الرصاص⁺²

الرصاص الرصاص⁺⁴

الكادميوم سي دي⁺²

التيتانيوم تي⁺⁴

جاليو جا⁺³

ليثيوم لي⁺

الهيدروجين ح⁺

البيريليوم كن⁺²