Payamvdn/NorthPersian_fa_wiki huggingface dataset:
این ترکیبات ناشی از چینش منظم یون ها در یک شبکه سه بعدی است؛ در عین حال، عدم رسانایی الکتریکی این مواد در حالت جامد ناشی از محدود بودن یون ها در ساختار بلوری و عدم توانایی آن ها در حرکت است. همچنین، شکنندگی این مواد بر اساس این ساختار ناشی از کنار هم قرار گرفتن لحظه ای یون های دارای بار مشابه در پی وارد آمدن یک نیروی خارجی است. چیدمان یون ها در این ساختار همواره به گونه ای است که کمترین انرژی شبکهٔ ممکن برای آن ساختار به وجود بیاید یعنی بیشترین جاذبه و کمترین دافعه بین ذرات برقرار شود. انرژی شبکهٔ یک ترکیب یونی عبارت است از انرژی آزادشده هنگام تشکیل یک مول جامد بلورین از یون های گازی آن، که می تواند معیار مناسبی برای اندازه گیری قدرت پیوند در ترکیب های یونی باشد. انرژی شبکه در واقع جمع اثر متقابل نیروهای دافعه و جاذبه در یک ساختار بلوری است. برای یون های کرویِ قطبش ناپذیر، دانستن بار ذره و فواصل ذرات برای محاسبهٔ انرژی جاذبهٔ الکترواستاتیک کافی است. برای هر ساختار بلورین ایده آل، تمام فاصله ها از نظر هندسی با کمترین فاصله بین هسته ای مرتبطند؛ بنابراین، برای هر ساختار بلوری ممکن، انرژی الکترواستاتیک کل با انر
ژی الکترواستاتیک بارهای واحد در نزدیکترین فاصله همسایگی متناسب است. مقدار این انرژی همواره ضریبی از عددی ثابت به نام ثابت مادلونگ است. که به شکل مؤثری می توان با جمع اوالد آن را محاسبه کرد. هنگامی که شکلی معقول برای انرژی دافعه اضافی مفروض باشد، انرژی شبکهٔ کل را می توان با به کارگیری معادله برن–لانده، معادله برن–مایر و در صورت نبودن اطلاعاتی از ساختار شبکه، می توان با به کارگیری معادله کاپوستینسکی، مدل سازی کرد. انرژی شبکهٔ یک ترکیب یونی با تغییر میزان بار و شعاع یون ها تغییر می کند؛ هرقدر یون ها بار بیشتر و شعاع کمتری داشته باشند، انرژی شبکه بیشتر خواهد بود. به این ترتیب، می توان با به کارگیری این اصل، بدون اطلاع از مقدار دقیق انرژی شبکه دو ترکیب، مقدار انرژی شبکه و به تبع آن، دمای ذوب دو ترکیب را با هم مقایسه کرد. ساختارهای یونی بلورین، مولکول مشخصی ندارند و از یک شبکهٔ بزرگِ به هم پیوسته از یون ها تشکیل شده اند؛ از این رو، فرمول شیمیایی آن ها را با به کارگیری ساده ترین نسبت کاتیون ها به آنیون ها که در کل ساختار بلوری تکرار می شود، نشان می دهند. این نسبت ساده را سلول واحد می نامند. بر این اساس، ۷ دستگاه بل
وری اصلی و ۱۴ شبکه براوه وجود دارد. عیوب ساختاری. ساختارهای ذکر شده شکل ایده آلی از قرارگیری هندسی یون ها در شبکه بلوری است. در واقعیت ممکن است انحراف هایی نسبت به این ساختارها در ترکیب به وجود بیاید که به ناکاملی یا عیوب بلور معروف است. عیوب بلوری بر اساس شکل قرارگیری عیوب (روی نقطه، خط، صفحه یا حجم) به چهار دسته تقسیم می شوند: نقص شاتکی و فرنکل دو نوع شناخته شده از نقض های بلوری هستند. در نقض شاتکی که گونه ای نقص نقطه ای است، به شمار استوکیومتری، کاتیون و آنیون از ساختار بلور خارج می شود اما در مجموع بلور خنثی باقی می ماند. نقض فرنکل عمدتاً در مواردی مشاهده می شود که تفاوت قابل توجهی در اندازه کاتیون ها و آنیون ها وجود دارد. در این حالت یون کوچک تر (عمدتا کاتیون) از جای خود مهاجرت کرده و با ایجاد یک فضای خالی، در نقطه دیگری بین نشینی ایجاد می کند. به لحاظ ترمودینامیکی ایجاد نقض در یک بلور منظم فرآیندی گرماگیر است اما در عین حال موجب افزایش آنتروپی می شود که عاملی مطلوب و پیش برنده برای ایجاد نقض در ساختار بلور است. نقض های بلوری بر ویژگی های فیزیکی آن ها نیز اثرگذار است. بلورهای دارای نقض ساختاری معمولاً در
ویژگی هایی چون رنگ، رسانایی الکتریکی و چگالی با بلورهای بدون نقض تفاوت دارند. این تفاوت در تولید کاتالیزگرها، مواد نیمه رسانا و مواد لومینسانس کاربرد دارد. نامگذاری. روش سنتی. در گذشته روش نظام مندی در نام گذاری این ترکیبات وجود نداشت و تنها بر اساس رنگ، ظاهر، محل کشف یا استخراج، کاربردها و دیگر باورهای سنتی نامگذاری می شدند. نمک ها به دسته ای از ترکیبات یونی گفته می شوند که از واکنش خنثی سازی یک باز و یک اسید به وجود می آیند. نمک خوراکی یا نمک طعام که همان سدیم کلرید است، نمونه ای از دستهٔ نمک ها است که از واکنش هیدروکلریک اسید و سدیم هیدروکسید به وجود می آید. همچنین، در این دسته بندی زیرمجموعه دیگری نیز وجود دارد؛ بر این اساس، ممکن است نمک بازی، اسیدی یا خنثی باشد. نمک هایی مانند Na۳HPO۴ و NaHCO۳ که با انحلال در آب ویژگی اسیدی ایجاد می کنند، نمک اسیدی، نمک هایی مانند Pb(OH)Cl و Sn(OH)Cl که با حل شدن در آب یون هیدروکسید (−OH) ایجاد می کنند، نمک بازی و نمک هایی مانند Na۲SO۴ و Na۳PO۴ که در آب خنثی هستند، نمک خنثی نامیده می شوند. زاج ها دسته ای از ترکیبات یونی با فرمول کلی هستند که در واقع نمک آب پوشیده و مضاع
فی از سولفات آلومینیم و سولفاتِ یک کاتیون تک ظرفیتی مانند پتاسیم است. در این فرمول کلی X می تواند هر نوع کاتیون تک ظرفیتی مانند پتاسیم یا سدیم باشد. در نامگذاری این ترکیبات به شیوه قدیمی از ترکیب نام کاتیون تک ظرفیتی و عبارت «زاج» استفاده می شود. برخی از زاج های مهم عبارتند از زاج سدیم (NaAl(SO۴)۲·۱۲H۲O)، زاج پتاسیم (KAl(SO۴)۲·۱۲H۲O) و زاج آمونیوم (). زاج ها در صنایع دباغی، نساجی و کاغذسازی و همچنین برای تهیه بیکینگ پودر کاربرد دارند. این ترکیبات به عنوان عامل لخته ساز در صنایع تصفیه آب نیز کاربرد دارند. از آنجا که در گذشته روش نظام مندی برای شناخت و نامگذاری ترکیبات شیمیایی وجود نداشته، برخی از آن ها اسم های مختلفی داشته اند. گاه از روی رنگ و ظاهر ماده نامی انتخاب می شد؛ مانند «کات کبود» که همان مس(II) سولفات آب پوشیده است و به خاطر ظاهر کبود رنگ آن به این نام شناخته می شد. برخی ترکیبات به نام مکان خاصی نامگذاری شده اند؛ مانند «آبی پروسی» که در فارسی به «نیل فرنگی» هم شناخته می شود. این ترکیب که امروزه با نام فریک فروسیانید و برخی دیگر از اسامی شناخته می شود، یک رنگدانه آبی پررنگ است. تاریخچه نامگذاری آن به
قرن ۱۸ میلادی بر می گردد؛ زمانی که ارتش پادشاهی پروس از این رنگدانه در البسه سربازان استفاده می کرد. این ترکیب همچنین با نام های «آبی برلین» و «آبی پاریسی» نیز شناخته می شود. روش مدرن. در روش امروزی که توسط آیوپاک تصویب شده است، به طور کلی نام ترکیب یونی از ترکیب نام کاتیون و آنیون تشکیل دهنده ترکیب، ساخته می شود. برای ترکیبات ساده دوتایی (ترکیباتی که در آن کاتیون و آنیون تنها از یک نوع اتم ساخته شده اند، مانند NaCl، CaBr۲ ،LiI ،AlN و …) ابتدا نام کاتیون که یک فلز است، بدون تغییر می آید؛ سپس نام آنیون با افزودن -"ید یا -"اید (در زبان های دارای ریشهٔ لاتین نظیر انگلیسی و فرانسوی به صورت ide-) به انتهای نام نافلز تشکیل دهنده آنیون می آید. برای درک روش اندیس گذاری در این ترکیبات باید به این قاعده توجه داشت که باید قدر مطلق بار کاتیون به عنوان اندیس آنیون و قدر مطلق بار آنیون به عنوان اندیس کاتیون در نظر گرفته شود. برای نمونه در مثال پیشین: در برخی فلزات واسطه ممکن است اتم قادر به تولید بیش از یک کاتیون با بارهای متفاوت باشد؛ مثلاً اتم آهن توانایی تولید یون های و را دارد. در این حالت در نامگذاری نام کاتیون برای ج
لوگیری از اشتباه شدن بین دو کاتیون، شمار بار را باید با اعداد رومی در داخل پرانتز ذکر کرد. در مثال بالا نام کاتیون ها به این صورت خواهد بود: آهن(II) و آهن(III). علاوه بر این روش که روش امروزی نامگذاری کاتیون های چند ظرفیتی است، روش نامگذاری سنتی ای نیز برای آن وجود دارد؛ به این ترتیب که کاتیون با بار کمتر با پسوند -"وس (در انگلیسی به صورت ous-) و کاتیون با بار بیشتر با پسوند -"یک (در انگلیسی به صورت ic-) نامگذاری می شوند. به عنوان مثال، ترکیب های FeCl۲ و FeCl۳ در روش جدید با نام های آهن(II) کلرید و آهن(III) کلرید و در روش قدیمی با نام های فروس کلرید و فریک کلرید نامگذاری می شوند. برخی از کاتیون ها و آنیون های تک اتمی پرکاربرد به همراه بار و نام آن ها در جدول زیر آمده اند: گونه دیگری از کاتیون ها و آنیون ها وجود دارند که خود از چند اتم تشکیل شده اند و به آن ها به اصطلاح یون چنداتمی گفته می شود. به عنوان مثال، یون سولفات یک آنیون چند اتمی است که در آن یک اتم گوگرد با ۴ اتم اکسیژن به وسیله پیوند کووالانسی و به شکل هرم چهاروجهی با یکدیگر پیوند دارند. کل این ساختار دارای بار -۲ است. به شکل مشابه کاتیون های چند اتم
ی با بار مثبت نیز وجود دارند؛ مثلاً آمونیوم یک کاتیون است که در آن یک اتم نیتروژن با چهار اتم هیدروژن به وسیله پیوند کووالانسی و به شکل هرم چهاروجهی در کنار هم قرار گرفته اند. اکسی آنیون ها دسته مهمی از آنیون های چند اتمی هستند که شامل اتم اکسیژن و یک اتم دیگر است. این آنیون ها در اصل از جداشدن اتم هیدروژن از یک اسید به وجود می آیند. به عنوان مثال، −ClO آنیون حاصل از جدا شدن هیدروژن از HClO است. برای نامگذاری این آنیون ها به روش زیر عمل می شود: اسیدهایی مانند کلر اسید (HClO۲) که به «» ختم می شوند، به کلر (−ClO۲) و اسیدهایی مانند کلر اسید (HClO۳) که به «» ختم می شوند، به کلر (−ClO۳) تبدیل می شوند. در جدول زیر فهرستی از آنیون ها و کاتیون های چند اتمی پرکاربرد و مشخصات آن ها ذکر شده است: یون های کمپلکس. علاوه بر کاتیون یا آنیون هایی که در آن ها اتم ها با پیوند کووالانسی به هم متصل هستند، ممکن است یون چند اتمی از یک کمپلکس شیمیایی ساخته شده باشد. به عنوان مثال، تتراکلروپلاتینات، یک آنیون با بار کلی -۲ است که در آن یک اتم پلاتین با چهار اتم کلر تشکیل یک کمپلکس را داده اند که دارای بار خالص -۲ است. قاعده کلی نامگذا
ری، یعنی ابتدا نام کاتیون و سپس نام آنیون، در این حالت نیز برقرار است. اما چون کاتیون یا آنیون یا هر دو یک ساختار کمپلکسی دارند، پس باید ابتدا کمپلکس کاتیون را نامگذاری کرده و در ادامه نام کمپلکس آنیونی عنوان شود. در نامگذاری کمپلکس کاتیون ابتدا نام و شمار لیگاندها بر اساس ترتیب حروف الفبای انگلیسی آورده می شود و سپس نام فلز مرکزی کمپلکس به همراه ظرفیت آن با اعداد رومی در داخل پرانتز ذکر می شود. در نامگذاری کمپلکس آنیون نیز به همین شیوه عمل می شود با این تفاوت که پسوند «» به انتهای نام لاتین فلز مرکزی کمپلکس افزوده می شود. واکنش ها. واکنش های جابه جایی. واکنش های جابه جایی دسته ای واکنش ها هستند که در آن ها یک اتم یا یک یون از یک ترکیب با یک اتم یا یک یون از ترکیبی دیگر جابه جا می شود. این واکنش به دو صورت امکان پذیر است: به این واکنش ها واکنش جابه جایی یگانه گفته می شود. نمونه ای از جابه جایی یگانه، واکنش نقره نیترات محلول با فلز روی است که منجر به آزاد شدن فلز نقره و تولید روی نیترات می شود. اهمیت این واکنش از آن جهت است که می توان به وسیلهٔ آن یک عنصر را به وسیلهٔ عنصری دیگر از یک ترکیب خارج و تخلیص کرد. ب
ه این واکنش ها، واکنش جابه جایی دوگانه یا مضاعف گفته می شود؛ مانند واکنش نقره نیترات و ترکیبات یونی هالیددار مانند سدیم کلرید. این واکنش ها منجر به تشکیل رسوبی قابل جداسازی می شوند؛ به همین دلیل، به آن ها واکنش های رسوبی نیز گفته می شود. اهمیت این واکنش ها در شیمی تجزیه از آن جهت است که می توان از طریق تشکیل انواع مختلفی از رسوبات، به نوع عناصر موجود در یک ترکیب پی برد. در مثال گفته شده، وجود یون کلرید در ترکیب یونی به وسیله نقره نیترات و با تشکیل رسوب نقره کلرید ردیابی می شود. واکنش های الکتروشیمیایی. در حالت جامد، یون های ترکیب یونی در یک ساختار بلورین قرار داشته و توانایی حرکت ندارند اما در صورتی که این ترکیبات به شکل مذاب درآمده یا در آب به صورت محلول در بیایند، امکان تحرک و جابه جایی یون ها فراهم می شود و در نتیجه انجام واکنش های الکتروشیمیایی با اعمال جریان الکتریکی امکان پذیر می شود. جابه جایی یون بین الکترودهای آند و کاتد در پیل های الکتروشیمیایی اساس عملکرد باتری های شیمیایی متداول است. همچنین، با اعمال جریان خارجی بر یک محلول یا مذاب حاوی ترکیب یونی امکان تولید مواد شیمیایی جدید فراهم می شود که این
موضوع در صنایع شیمیایی از اهمیت بالایی برخوردار است. این عمل اصطلاحاً برق کافت نامیده می شود. تجزیه. ترکیبات یونی به دلیل داشتن پیوند قوی در دماهای بالا و در شرایط سختی تجزیه می شوند. تجزیه حرارتی این ترکیبات از مهمترین واکنش های این دسته ترکیبات هستند. در طی این فرایند، ترکیب یونی به دو یا چند جزء ساده تر تجزیه می شود؛ مثلاً جیوه(II) اکسید که رنگی نارنجی دارد در اثر حرارت به اجزای سازنده آن یعنی فلز جیوه و گاز اکسیژن تجزیه می شود. برخی از واکنش های تجزیه از الگوهای خاصی پیروی می کنند؛ مثلاً کربنات هایی مانند کلسیم کربنات، منیزیم کربنات و باریم کربنات در اثر حرارت بالا به کلسیم اکسید، منیزیم اکسید و باریم اکسید تجزیه می شوند و گاز کربن دی اکسید آزاد می کنند. آزیدها در اثر تجزیه حرارتی از خود گاز نیتروژن آزاد می کنند که همین ویژگی در ساخت کیسه های هوای خودرو کاربرد دارد. به عنوان مثال، سدیم آزید یا باریم آزید در اثر تجزیه حرارتی به ترتیب فلز سدیم و باریم تولید و گاز نیتروژن آزاد می کنند. کلرات ها می توانند با تجزیه شدن، گاز اکسیژن آزاد کنند. اهمیت این واکنش از آن جهت است که می تواند منبع مناسب و در دسترسی برای
تأمین گاز اکسیژن خالص از یک ماده جامد در محیط آزمایشگاهی باشد. به عنوان مثال، پتاسیم کلرات در اثر حرارت و در حضور کاتالیزور منگنز دی اکسید، به پتاسیم کلرید تبدیل شده و گاز اکسیژن آزاد می سازد. عمده واکنش های تجزیه از نظر ترمودینامیکی گرماگیر هستند اما معدود واکنش هایی مانند تجزیه آمونیوم دی کرومات نخست برای آغاز واکنش نیاز به انرژی فعال سازی اولیه دارند، اما در ادامه واکنش خودبه خود انجام می شود که با آزادسازی گرما نیز همراه است. ترکیب های یونی آب پوشیده. برخی ترکیبات یونی در هنگام رسوب دادن در محلول های آبی، شماری مولکول آب در داخل ساختار بلوری خود نگه می دارند. به این دسته ترکیبات یونی، «آب پوشیده» گفته می شود. در این حالت، اتم های اکسیژن آب با کاتیون های بلور و اتم های هیدروژن آب با آنیون های بلور برهمکنش کوئوردیناسیونی برقرار می کنند. معمولاً شمار مولکول های آب به ازای هر واحد بلور نمایش داده می شود؛ به عنوان نمونه، در هر واحد بلوری مس(II) سولفات آب پوشیده به طور معمول ۵ مولکول آب وجود دارد؛ در نتیجه به شکل (CuSO۴·۵H۲O) نمایش داده می شود. مولکول های آب موجود در نمک های آب پوشیده با حرارت دیدن در بازه دما
یی ۱۰۰ تا ۲۰۰ درجه سانتی گراد از ساختار بلور خارج می شوند. این فرایند در برخی ترکیبات با تغییر رنگ و ظاهر بلور نیز همراه است؛ به عنوان مثال، ترکیب مس(II) سولفات در حالت آب پوشیده کبود رنگ است اما با خروج آب از آن سفیدرنگ می شود. ترکیب کبالت(II) کلرید در حالت آب پوشیده به رنگ زرشکی و در حالت بی آب به رنگ فیروزه ای است. این ویژگی در ترکیبات آب بپوشیده می تواند روش مناسبی برای نم بینی و تشخیص وجود آب و رطوبت باشد. ویژگی ها. ویژگی های فیزیکی و ظاهری. ترکیبات یونی، پیوند قوی یونی دارند، پس معمولاً در دمای اتاق به صورت جامد و بلورینند و دمای ذوب بالایی دارند. برای مثال، دمای ذوب سدیم کلرید ۸۰۱ درجه سانتی گراد و منیزیم اکسید ۲۸۰۰ درجه سانتی گراد است. این اختلاف فاحش ناشی از تفاوت انرژی شبکه ترکیبات یونی مختلف است؛ به گونه ای که هر قدر انرژی شبکه بیشتر باشد، گرمای بالاتری برای سست کردن پیوندها و تبدیل آن به فاز مایع نیاز است. این ترکیبات بر خلاف فلزات، شکننده و فاقد چکش خواری هستند. با توجه به ساختار بلورین این ترکیبات، این پدیده به این صورت قابل توجیه است که در اثر وارد شدن نیروی خارجی به یک ساختار یونی، یون های با
بار موافق به صورت لحظه ای در مجاورت هم قرار می گیرند و با توجه به نیروی دافعه الکترواستاتیکی بین دو ذره هم نام، ساختار بلور از ناحیه وارد شدن نیرو دچار شکستگی می شود. طبیعتاً با توجه به انرژی شبکه بلور و میزان استحکام پیوند بین یون ها، نیروی مورد نیاز برای شکستن ترکیبات یونی مختلف متفاوت است. رنگ و شکل ظاهری ترکیبات یونی بسیار متنوع است و به عواملی چون نوع کاتیون ها و آنیون ها، ساختار بلوری، آب پوشیده بودن یا نبودن و همچنین نقص در ساختار بلوری آن ها بستگی دارد. بیشتر ترکیبات یونیِ شامل عناصر گروه اصلی جدول تناوبی، بی رنگ و پارامغناطیساند؛ در حالی که ترکیبات یونی شامل عناصر واسطه عمدتاً رنگی و دیامغناطیساند و برخی از آن ها به عنوان رنگدانه نیز کاربرد دارند. یکی از دلایل آن وجود اوربیتال های d در حال پر شدن در کاتیون های فلزات واسطه است. تک الکترون های جفت نشده موجود در این اوربیتال ها با جذب طول موج های مشخصی از نور مرئی، برانگیخته می شوند و به همین دلیل رنگی دیده می شوند. در کاتیون های فلزاتِ عناصر اصلی به دلیل این که ساختار لایهٔ ظرفیت پرشده و به ساختار گاز نجیب رسیده، تک الکترونی برای برانگیخته شدن وجود ندا
رد و در نتیجه این ترکیبات بی رنگ دیده می شوند. نمک های اسیدی و بازی. ترکیبات یونی ای که در آب حل می شوند، می توانند تغییراتی در پی اچ محلول ایجاد کنند که بر این اساس به سه دسته نمک های اسیدی، بازی و خنثی طبقه بندی می شوند. به عنوان مثال، می توان به ترکیب سدیم سیانید اشاره کرد. این ترکیب به صورت زیر در آب تفکیک می شود: یون +Na با آب واکنشی ندارد اما یون −CN به شکل زیر با آب واکنش نشان می دهد: با توجه به نظریهٔ اسید–باز برونستد–لوری، یون −CN یک گیرندهٔ پروتون (+H) است؛ در نتیجه، محلول NaCN ویژگی بازی پیدا می کند. از دیدگاهی دیگر نیز با توجه به نظریه آرنیوس، تولید (−OH) در این فرایند گواه دیگری بر بازی بودن محلول حاصل است. به همین ترتیب، ترکیبی مانند NH۴Cl با انحلال در آب، تولید یون −Cl و می کند. یون −Cl با آب واکنش نمی دهد اما یون نقش دهنده پروتون (+H) را ایفا می کند؛ در نتیجه، این ترکیب یک اسید است و به محلول ویژگی اسیدی می دهد. ترکیبی چون NaCl نیز پس از انحلال در آب تولید یون های +Na و −Cl می کند که هیچ یک نه گیرنده و نه دهنده پروتون هستند؛ درنتیجه، نمک خنثی محسوب می شود. رسانایی الکتریکی. ترکیبات یونی در حال
ت جامد از یون های به هم فشرده تشکیل شده اند که امکان هیچ گونه تحرکی ندارند؛ در نتیجه، این ترکیبات در حالت جامد رسانایی الکتریکی ندارند؛ اما در صورتی که این یون ها امکان تحرک پیدا کنند، توانایی ایجاد جریان الکتریکی را دارند. این امر در ترکیبات یونی مذاب و همچنین محلول های حاوی کاتیون ها و آنیون ها امکان پذیر است. در این حالت، یون ها به طرف الکترود با بار مخالف حرکت می کنند و با ازدست دادن یا گرفتن الکترون، خنثی می شوند. این پدیده موجب به وجود آمدن جریانی از یون ها در داخل محلول می شود که باعث ایجاد رسانایی الکتریکی می شود. موادی که با تفکیک شدن به یون های مثبت و منفی می توانند ایجاد رسانایی الکتریکی نمایند، اصطلاحاً الکترولیت نام دارند. هر قدر الکترولیت توانایی تفکیک بالاتری داشته باشد و بتواند شمار بیشتری یون ایجاد نماید، الکترولیت قوی تری است. انحلال پذیری. همان طور که از نام ترکیبات یونی پیدا است، این ترکیبات از یون های مثبت و منفی تشکیل شده اند. در حالت جامد این یون ها در یک شبکه منظم در کنار هم قرار گرفته و یک شبکه منسجم تشکیل می دهند اما در صورت قرار گرفتن در یک حلال قطبی همانند آب، این یون ها تفکیک شده
و در حلال حل می شوند. فرایند حل شدن شامل جدا شدن یون ها از یکدیگر و تشکیل پیوند بین مولکول های آب و یون ها است. آنیون ها که دارای بار منفی هستند، به قطب مثبت مولکول حلال (در مولکول آب: اتم هیدروژن) و کاتیون ها که بار منفی دارند، به طرف قطب منفی مولکول حلال (در مولکول آب: اتم اکسیژن) جذب می شوند. فرایند جدا شدن یون ها گرماگیر و فرایند تشکیل پیوند بین یون ها و مولکول ها فرآیندی گرماده است. با توجه به این اصل، محلول، نامحلول یا کم محلول بودن ترکیبات یونی در حلال را می توان توجیه کرد. به این ترکیب که در صورت محلول بودن ترکیب یونی، انرژی تشکیل پیوند بین حلال و یون بیشتر است و امکان تأمین انرژی کافی برای تفکیک یون ها را فراهم می آورد و هر قدر این اختلاف انرژی بیشتر باشد، این انحلال پذیری بیشتر است. در نقطهٔ مقابل، ترکیبی نامحلول یا کم محلول است که انرژی مورد نیاز برای تفکیک یون های آن بالا بوده و امکان تأمین آن از طریق تشکیل پیوند بین یون و مولکول حلال فراهم نیست. به عنوان نمونه، ترکیب AgCl تنها ۰٫۰۰۹ گرم در لیتر آب حل می شود که نشان دهنده بالا بودن انرژی مورد نیاز برای تفکیک یون ها است؛ در حالی که NaCl به میزان ۳۶
۵ گرم در لیتر آب قابل حل است. انحلال پذیری ترکیبات یونی به دما وابستگی دارد. این موضوع را می توان به این صورت توجیه کرد که اگر گرما به صورت فرآورده یا محصول (گرماده یا گرماگیر بودن فرایند) در واکنش انحلال که واکنشی تعادلی است، در نظر گرفته شود، کاهش یا افزایش دما بنابر اصل لوشاتلیه می تواند موجب پیشرفت تعادل به سمت انحلال بیشتر یا بر عکس به سمت کاهش انحلال شود. گرچه مواردی نیز وجود دارد که از این اصل پیروی نمی کنند و نشان دهنده این است که حلالیت فرآیندی پیچیده است و می تواند به عوامل گوناگونی وابسته باشد. برخی ترکیبات مانند KNO۳ با افزایش دما به مقدار بیشتری در آب حل می شوند؛ در نقطهٔ مقابل، ترکیبی مانند Ce۲(SO۴)۳ با افزایش دما به مقدار کمتری در آب حل می شود. نقش حیاتی. یون ها نقشی حیاتی در عملکرد سلولی و اندام های بدن دارند. به عنوان مثال، پتانسیل عمل در دستگاه عصبی بدن توسط تعامل سه یون سدیم، پتاسیم و کلسیم ایجاد می شود. بسیاری از یون ها چون سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، آهن، مس، منگنز، روی، کبالت، سلنیوم، منگنز، مولیبدن، کلرید، نیترات، فسفات و بی کربنات در بدن انسان به مقادیر مشخصی وجود دارند و کاهش یا تغیی
ر در نسبت این یون ها می تواند موجب بروز بیماری یا نارسایی هایی در بدن شود. برخی از اعمال حیاتی و مهم یون ها در بدن انسان یا گیاهان به شرح زیر است: کاربردها. به عنوان مادهٔ اولیه. ترکیبات یونی دامنه گسترده ای از مواد با ویژگی های متنوع و پیچیده را شامل می شوند؛ در نتیجه، کاربردهای گسترده ای در تولید دیگر مواد تجاری دارند. به عنوان مثال، ترکیبات حاوی یون لیتیوم در تولید باتری های یون لیتیم کاربرد دارند. ترکیبات حاوی یون فلورید مانند سدیم مونوفلوروفسفات برای جلوگیری از پوسیدگی دندان در خمیر دندان ها استفاده می شوند. برخی از ترکیبات یونی مانند کلسیم اکسید خود به عنوان مادهٔ اولیه در تولید دیگر ترکیبات یونی مانند سدیم هیدروکسید، سدیم کربنات و کلسیم کاربید کاربرد دارند. سیمان ها محصولات شیمیایی تجاری هستند که در تولید آن ها از مواد اولیه ای مانند کلسیم سیلیکات ها، آلومینات ها و سولفات ها استفاده می شود. ترکیبات یونی حاوی دامنه گسترده ای از عناصر هستند و اکثر عناصر به گونه ای در ترکیبات یونی حضور دارند؛ در نتیجه، از این ترکیبات می توان به عنوان مادهٔ اولیه در فرآوری دیگر عناصر بهره برد؛ مثلاً می توان فلز جیوه را با
حرارت دادن جیوه سولفید که بخش عمده کانسنگ شنگرف را تشکیل می دهد، به دست آورد. گاز کلر را می توان به صورت تجاری از محلول های حاوی سدیم کلرید و منیزیم کلرید به دست آورد. آهن و آلومینیوم از دیگر عناصری هستند که از دیرباز با به کارگیری روش های الکتروشیمیایی از ترکیبات حاوی آن ها جداسازی می شوند. به عنوان مادهٔ رنگ زا. رنگ و جلوهٔ بصری یک از ویژگی های منحصر به فرد ترکیبات معدنی از جمله ترکیبات یونی است که از دیرباز توسط بشر شناخته شده است. این ویژگی می تواند به دلیل وجود یک یون رنگزا یا وجود ناخالصی در ماده یا وجود گونه ای نقص ساختاری در ساختار بلوری ماده باشد. این عوامل باعث می شوند تا الکترون ها از سطحی از انرژی به سطحی دیگر منتقل شوند که این فرایند با آزاد شدن انرژی به صورت موج الکترومغناطیسی همراه است و توسط چشم انسان به رنگ های مختلف دیده می شود. به طور تجربی مشخص شده است که ترکیبات یونی حاوی فلزات واسطه، تمایل بیشتری به ایجاد ترکیبات رنگی متنوع دارند. امروزه، در صنعت رنگرزی و رنگ سازی از مواد رنگزای مختلفی استفاده می شود که برخی از آن ها ساختار آلی داشته و برخی نیز منشأ معدنی دارند. برخی از این مواد رنگزای ی
ونی که بر اساس رنگ دسته بندی می شوند، عبارتند از: باتری و تولید الکتریسیته. یکی از توانایی های منحصربه فرد ترکیبات یونی ایجاد محلول الکترولیت در پی انحلال در آب است، که این زمینه را برای کاربرد وسیع در صنایع ساخت باتری و سلول های الکتریکی فراهم می سازد. نخستین باتری الکتریکی امروزی توسط دانشمند ایتالیایی آلساندرو ولتا و با به کارگیری صفحات فلز روی و مس تولید شد. در این باتری با اکسایش فلز روی و کاهش (احیای) فلز مس، یک جریان الکتریکی تولید می شد. امروزه، دامنه گسترده ای از باتری ها برای کاربردهای ویژه ساخته می شوند. برخی مانند باتری های یون لیتیم یا باتری های نیکل–کادمیم، از طریق یک واکنش برگشت پذیر، الکتریسته تولید می کنند؛ در نتیجه، این باتری ها قابل شارژ هستند. در نقطهٔ مقابل، باتری های قلیایی بر اساس یک واکنش برگشت ناپذیر عمل می کنند؛ در نتیجه، یک بار مصرف هستند. کاربرد خوراکی و دارویی. ترکیبات یونی به لحاظ تأثیر بر بدن انسان ها دامنه گسترده ای از اثرات را دارند. خوردن مقادیر اندکی از ترکیباتی چون KCN، HgO یا AlP می تواند بسیار مهلک و مرگ آور باشد. در نقطهٔ مقابل، نمک طعام از دیرباز یکی از طعم دهنده های شن
اخته شده و پرکاربرد در زندگی روزمره بشر بوده است. جوش شیرین و بیکینگ پودر که حاوی ترکیبات یونی چون NaHCO۳ هستند، در پخت نان و شیرینی به عنوان عامل ورآورنده کاربرد دارند. در صنایع غذایی مونوسدیم گلوتامات به عنوان معطرکننده و تحریک کننده، کلسیم فسفات ها به عنوان ضد کپک و سدیم نیتریت نیز در ساخت فرآورده های گوشتی چون سوسیس و کالباس به عنوان نگه دارنده کاربرد دارد. بسیاری دیگر از ترکیبات یونی به عنوان مکمل خوراکی به صورت کپسول و قرص برای تأمین ریزمغذی های موردنیاز بدن کاربرد دارند. علاوه بر این، در علم فارماکولوژی نیز برای بهبود در فرایند دارورسانی از تکنیک هایی استفاده می شود که طی آن ترکیبات دارویی نامحلول در آب، در واکنش با برخی اسیدها به نمک های محلول در آب تبدیل می شوند. نمونه ای از این فرایند هیدروکلرید کردن ترکیبات دارویی آمینی یا آمیدی مانند متفورمین یا بوپروپیون است. در طی این فرایند، HCl به نیتروژن آمینی یک +H داده و آن را تبدیل به یک کاتیون می کند. HCl نیز به آنیون −Cl تبدیل می شود؛ در نتیجه، نمکی از مادهٔ موثره دارویی و کلرید حاصل می شود. عمدهٔ نمک های دارویی به شکل کلرید هستند (۱۵٫۵٪) اما شکل های دیگ
ر نمک های دارویی نیز وجود دارند که حاوی یون هایی چون سدیم (۹٪)، سولفات (۴٪)، استات (۲٫۵٪)، فسفات (۱٫۹٪) و غیره هستند. بیش از ۵۰٪ مولکول های دارویی موجود در بازار به صورت نمک عرضه می شوند. شکل نمک دارو عمدتاً تأثیری بر اثرات دارویی مادهٔ موثره ندارد و تنها باعث افزایش انحلال پذیری دارو و بهبود در فرایند دارورسانی می شود. مایع یونی. ترکیبات یونی متداول به دلیل داشتن دمای ذوب بالا در دمای اتاق به صورت جامد هستند و حالت مایع آن ها در دماهای بالا موجود است. اما در مواردی خاص ترکیبات یونی وجود دارند که در دماهای پایین به صورت مایع هستند. مایع یونی به صورت علمی به صورت زیر تعریف می شود: مایع یونی به ترکیبات یونی گفته می شود که در دمای زیر ۳۷۳ کلوین (۱۰۰ درجه سانتی گراد) به صورت مایع باشند. این ترکیبات حلال های مفید و در عین حال غیرآلاینده هستند که در واکنش ها به کار می روند. از جمله این ترکیبات می توان به ۱-بوتیل-۳-متیل ایمیدازولیوم هگزافلوئوروفسفات اشاره کرد که دمای ذوب آن ۸- درجه سلسیوس است. منابع. منابع فارسی منابع انگلیسی مقاله ها وب سایت ها و منابع برخط