חומרים יוניים

רמה: התחלת לימודי כימיה ו- 3 יח"ל

• שימו לב - מידע נוסף והרחבה בנושא זה יינתנו בסיכום מבנה, קישור ותכונות החומר

הקדמה - מהם חומרים יוניים

יון - אטום או מולקולה בעלי מטען חשמלי. היונים נחלקים לשניים: בעלי מטען חיובי הנקראים קטיונים ובעלי מטען שלילי הנקראים אניונים.
דוגמאות לקטיונים: Na⁺, Al⁺³ ו- ⁺NH₄.
דוגמאות לאניונים: O^-2 NO₃^- PO₄^-3
ניתן לראות שיונים יכולים להיות בעלי ערכי מטענים שונים: בעלי מטען חיובי אחד, שניים וכו'. כבר בדוגמאות ניתן לראות כחלק מהיונים בנויים ממספר של אטומים - אלה יונים פוליאטומיים. רצוי וכדאי לדעת את שמותיהם, נוסחותיהם ומטעניהם בעל פה:

יונים פוליאטומיים

יונים חיוביים	יונים שליליים
הידרוניום +H3O	הידרוקסיל -OH
יון אמון +NH4	חנקתי -NO3
	פחמתי 2-CO3
	גופרתי 2-SO4
	גופריתי 2-SO3
	זרחתי 3-PO4

הולכה יונית

הולכת חשמל בכלל, והולכה יונית בפרט מבוססות על תזוזה במרחב של חלקיקים טעונים. במקרה של הולכה יונית החלקיקים הם יונים.כאמור, חומר יוני הוא חומר הבנוי מיונים חיוביים ושליליים. כדי שהיונים ינועו עליהם להיות חופשיים ולכן במוצק בו החלקיקים קבועים במקום החומרים היוניים לא מוליכים חשמל. אולם, כאשר הם בנוזל (ראה מצבי צבירה) הם בעלי החופש לנוע במרחב. המצב דומה גם בתמיסה נוזלית בה היונים ניידים. לפיכך בשני המצבים האלה חומרים יוניים יוליכו חשמל.

• על יכולת ההולכה משפיעים מספר גורמים כגון ניידות היונים, מטענם (ככל שגדול יותר כך ההולכה טובה יותר) והמסה שלהם.

המסה במים של תרכובות יוניות

במים חומרים יוניים נפרדים ליונים מהם הם מורכבים כך שכל יון נעטף במולקולות מים אשר פונות אליו בהתאם למטענו. אם היון שלילי אז המימן של המים ימשך עליו (המימן נושא מטען חיובי חלקי), אם מטען היון חיובי החמצן ימשך אליו (מטען החמצן במים הוא מטען חלקי שלילי). כמובן מצב הצבירה של החומר בניסוח התגובה יהיה aq.

דוגמא להמסה - המסת מגנזיום כלורי:

• במידה וההמסה מתרחשת לא במים אלא בממס אחר, נרשום מעל החץ את הממס ובמקום הסימון aq נרשום את שם הממס.

התכה של תרכובות יוניות

התכה של חומרים יוניים נעשית ע"י חימומם (השקעת אנרגיה) ושבירת חלק מן הקשרים היוניים. כתוצאה מכך היונים מתרחקים זה מזה. חומר יוני מותך מוליך חשמל מכיוון שהיונים חופשיים לנוע בנוזל.

הסימון המתאים להתכה הוא כדלקמן:

כפי שניתן לראות התגובה דומה ברישומה לזו של המסה. ההבדלים הם כמובן במצב הצבירה (נשתמש בסימון למצב צבירה נוזלי l) ובתהליך שנרשום מעל לחץ (צריך לרשום "חימום" בעברית במקום המילה האנגלית Heat). יש לשים לב שהתגובה מאוזנת מבחינת החומרים והמטענים.

תגובות שיקוע

תגובות אלה הן תגובות בין שתי תמיסות יוניות בהן יונים משתי התמיסות השונות מגיבים ויוצרים חומר יוני חדש השוקע בכלי התגובה.

כפי שניתן לראות מצב יוני הנתרן והיונים החנקתיים איננו משתנה (הם נשארים חופשיים בתמיסה) לכן הם נקראים יונים משקיפים. לעיתים נהוג לכתוב את תגובת השיקוע רק עם היונים המגיבים (אלה ששקעו בפועל) ולא עם המשקיפים.