تكون الأيون

تتكون الأيونات عندما تفقد الذرات إلكترونات التكافؤ أو تكتسبها لتصل إلى التوزيع الإلكتروني الثماني الأكثر استقراراً وتشبه الغازات النبيلة. تفقد الفلزات إلكترونات لتكون أيونات موجبة تسمى الكاتيونات، مثل ذرة الصوديوم $Na$ التي تفقد إلكتروناً وتتحول إلى أيون الصوديوم $Na^+$ بتوزيع مشابه للنيون $Ne$. وفي المقابل، تكتسب اللافلزات إلكترونات لتكون أيونات سالبة تسمى الأنيونات، مثل ذرة الكلور $Cl$ التي تكتسب إلكتروناً لتتحول إلى أيون الكلوريد $Cl^-$ بتوزيع مشابه للأرجون $Ar$. وينشأ التجاذب بين هذه الأيونات ذات الشحنات المختلفة لتكون الروابط الكيميائية المركبة.

الفكرة الأساسية

تتكون الأيونات عندما تفقد الذرات إلكترونات التكافؤ أو تكتسبها لتصل إلى حالة الاستقرار وتشبه التوزيع الإلكتروني للغازات النبيلة.

الشرح

لكي تكون الذرة في أكثر حالاتها استقراراً، فإنها تسعى لامتلاك مستوى طاقة أخير ممتلئ بالإلكترونات. انظر إلى ذرة الصوديوم $Na$ ذات العدد الذري $11$: توزيعها الإلكتروني هو $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$. تحتوي هذه الذرة على إلكترون تكافؤ واحد في المستوى $3s$. عندما تفقد ذرة الصوديوم هذا الإلكترون، فإنها تصل إلى التوزيع الإلكتروني $1s^2 2s^2 2p^6$ وهو يشبه تماماً التوزيع الإلكتروني لذرة النيون المستقرة $Ne$. وبما أن النواة تبقى كما هي بـ $11$ بروتوناً بينما يقل عدد الإلكترونات إلى $10$ إلكترونات، تصبح الشحنة الإجمالية موجبة، ويسمى هذا الأيون الموجب بالكاتيون ويمثل بالرمز $Na^+$. أما في الجهة المقابلة، فانظر إلى ذرة الكلور $Cl$ ذات العدد الذري $17$ وتوزيعها $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$. تميل اللافلزات إلى اكتساب إلكترونات لتصل إلى الاستقرار؛ فعندما تكتسب ذرة الكلور إلكتروناً واحداً يصبح توزيعها الإلكتروني $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$ وهو مطابق للتوزيع الإلكتروني لغاز الأرجون النبيل $Ar$، وتتكون شحنة سالبة ليصبح أيون الكلوريد $Cl^-$، ويسمى الأيون السالب بالأنيون.

مثال محلول خطوة بخطوة

خذ ذرة الفوسفور $P$ التي تقع في المجموعة $15$ ولديها خمسة إلكترونات تكافؤ في مستواها الخارجي لتصل إلى حالة التركيب الثماني المستقر. الخطوة الأولى: حدد عدد الإلكترونات التي تحتاجها الذرة. بما أن لديها خمسة إلكترونات، فهي تحتاج إلى اكتساب $3$ إلكترونات إضافية لتصل إلى ثمانية إلكترونات في مستواها الخارجي. الخطوة الثانية: اكتب عملية الاكتساب والتوزيع الناتج. تكتسب ذرة الفوسفور ثلاثة إلكترونات ليصبح توزيعها الإلكتروني مشابهاً للتوزيع المستقر للغاز النبيل. الخطوة الثالثة: حدد شحنة الأيون المتكون. بما أن الذرة اكتسبت ثلاثة إلكترونات سالبة وأضيفت إلى النواة الثابتة، فإن شحنة الأيون المتكون تصبح $3-$ وتسمى أيون الفوسفيد.

أخطاء شائعة

من الخطأ الاعتقاد بأن فقدان الإلكترون أو اكتسابه يغير من عدد البروتونات داخل النواة؛ فعدد البروتونات يظل ثابتاً لا يتغير أبداً أثناء تكوين الأيون، والذي يتغير فقط هو عدد الإلكترونات.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: ما التوزيع الإلكتروني والشحنة المتكونة لذرة المغنيسيوم $Mg$ التي تقع في المجموعة $2$؟ الإجابة: التوزيع الإلكتروني يكون مشابه للغاز النبيل مع فقد إلكترونين ($ns^2$)، وتكون شحنة الأيون المتكون ثانية موجبة $Mg^{2+}$. السؤال الثاني: ما اسم الأيون الناتج عندما تكتسب ذرة الأكسجين إلكترونين؟ الإجابة: أيون الأكسيد بشحنة $2-$.