صيغ المركبات الأيونية وأسماؤها

يقوم هذا الدرس على فهم كيفية كتابة صيغ المركبات الأيونية وتسميتها بطريقة علمية دقيقة تضمن تعادل الشحنات الكهربائية. الفكرة الأساسية تعتمد على أن المركب الأيوني يتكون من أيون موجب يكتب أولاً عند كتابة الصيغة، وأيون سالب يكتب ثانياً، بينما عند التتمسية يذكر الأيون السالب أولاً متبوعاً بالأيون الموجب. لكتابة الصيغة، نكتب رموز الأيونات مع شحناتها ثم نبادل أعداد الشحنات لتصبح الصيغة الكيميائية محصلة شحناتها تساوي صفراً. مثال ذلك عند اتحاد البوتاسيوم بشحنة $1+$ مع الأكسجين بشحنة $2-،$ نبادل الأرقام لنحصل على الصيغة الكيميائية $K_2O،$ وتسمى الصيغة أكسيد البوتاسيوم ببدء الأكسجين السالب متبوعاً بالبوتاسيوم.

الفكرة الأساسية

تعتمد صيغ المركبات الأيونية وأسماؤها على مبدأ أساسي وهو التعادل الكهربائي التام لوحدة الصيغة الكيميائية. عند كتابة الصيغة، يُكتب رمز الأيون الموجب أولاً، ثم يُكتب رمز الأيون السالب ثانياً، مع وضع أرقام صغيرة أسفل اليمين لتدل على نسبة الأيونات. أما عند التسمية، فالأمر يعكس ذلك تماماً؛ إذ يُذكر اسم الأيون السالب أولاً متبوعاً باسم الأيون الموجب.

الشرح

المركب الأيوني يتكون من أيونات مرتبة بنمط متكرر في الشبكة البلورية، ووحدة الصيغة الكيميائية تمثل أبسط نسبة للأيونات في هذا المركب بحيث تكون الشحنة الكلية مساوية للصفر. الأيونات الأحادية الذرة تتكون من ذرة واحدة مفردة مكتسبة أو مفقودة للإلكترونات، وتُعرف شحنة هذا الأيون بعدد التأكسد. عند كتابة الصيغ، إذا اختلفت شحنات الأيونات، فإننا نستخدم طريقة التبادل؛ فنكتب شحنة الأيون الموجب رقماً صغيراً أسفل يمين الأيون السالب، وشحنة الأيون السالب رقماً صغيراً أسفل يمين الأيون الموجب، مع تبسيط الأرقام إن كان بينها قاسم مشترك. وإذا احتوى المركب على أيونات عديدة الذرات (مجموعة من الذرات لها شحنة واحدة)، فلا يجوز تغيير أرقامها الأصلية، بل نضعها داخل قوسين ونضع الرقم السفلي خارجهما عند الحاجة لتكرارها. في التسمية، إذا كان اللافلز أيوناً أكسجينياً سالباً، فإن الأيون الذي يحتوي على عدد أكبر من ذرات الأكسجين ينتهي المقطع بـ (ات)، بينما الأقل ينتهي بـ (يت)، مع إضافة مقاطع مثل (بير) أو (هيبو) بحسب عدد ذرات الأكسجين. وإذا كان الفلز له أكثر من عدد تأكسد، فيجب كتابة عدد التأكسد بالأرقام الرومانية بين قوسين بعد اسم الفلز الموجب.

مثال محلول خطوة بخطوة

أوجد الصيغة الكيميائية للمركب الأيوني المكوّن من أيونات الكالسيوم وأيونات الفوسفات.

1. تحليل المسألة: تعلم أن الكالسيوم يقع في المجموعة 2 لذا يكون أيوناً ثنائي الشحنة $Ca^{2+}،$ وأن الفوسفات أيون متعدد الذرات وله شحنة ثلاثية سالبة $PO_4^{3-}.$
2. حساب المطلوب: نكتب الرمزين بجانب بعضهما $Ca^{2+}$ و $PO_4^{3-}،$ ثم نبادل الشحنات بطريقة التبادل ليصبح رقم 3 أسفل الكالسيوم، ورقم 2 أسفل مجموعة الفوسفات. ولأن الفوسفات أيون متعدد الذرات، نضعه بين قوسين ليصبح بالشكل $Ca_3(PO_4)_2.$
3. تقويم الإجابة: نحسب محصلة الشحنة الكهربائية لوحدة الصيغة للتأكد من تساويها بالصفر: $3(+2) + 2(-3) = 0.$ إذن الإجابة صحيحة تماماً.

أخطاء شائعة

• كتابة الأيون السالب أولاً عند كتابة الصيغة الكيميائية للمركب، والصواب هو البدء بالأيون الموجب.
• تغيير الأرقام الأصلية الموجودة داخل رموز الأيونات عديدة الذرات مثل $PO_4$ أو $NO_3$ بدلاً من وضعها داخل قوسين.
• نسيان كتابة أعداد التأكسد بالأرقام الرومانية عند تسمية المركبات التي تحتوي على فلزات لها أكثر من حالة تأكسد.
• إغفال تبسيط الأرقام السفلي إلى أبسط نسبة عددية صحيحة عندما تقبل القسمة على عامل مشترك.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: اكتب الصيغة الكيميائية للمركب الأيوني المكون من أيونات الألومنيوم $Al^{3+}$ وأيونات الكبريتيد $S^{2-}.$ الإجابة: $Al_2S_3$ السؤال الثاني: سم المركب الكيميائي الآتي: $CaCl_2.$ الإجابة: كلوريد الكالسيوم