תכונות החומרים היוניים


תכונות החומרים היוניים

תכונות החומרים היוניים

כדי להבין את תכונות החומרים היוניים ניזכר במבנה הסריג היוני.
החומר היוני בנוי מיונים חיוביים המוקפים ביונים שליליים ומיונים שליליים המוקפים ביונים חיוביים שביניהם משיכה חשמלית. מבנה החומר והכוחות הפועלים בין החלקיקים המרכיבים אותו (היונים), עוזרים לנו להבין ולהסביר את תכונותיו.

נפרט את תכונות החומר היוני ונתייחס גם למאפייני מרכיביו:

  1. החומר היוני בנוי מיונים;
  2. בין היונים ישנה משיכה חשמלית;
  3. בגלל המשיכה החשמלית החזקה בין היונים, היונים קרובים וצפופים ולכן כל החומרים היונים מוצקים בטמפרטורת החדר;
  4. לחומרים יונים טמפרטורות היתוך ורתיחה שנעות ממאות מעלות ועד לאלפי מעלות;
    נדרשת אנרגיה רבה לנתק את המשיכה החשמלית בין יוני המתכת;
    (בתכנית הלימודים אינכם נדרשים להסביר מדוע יש הבדלים בין טמפרטורות היתוך ורתיחה של חומרים יונים וגם לא בין חומרים יונים לחומרים האחרים שנלמד או שלמדנו כמו החומרים המולקולריים).
  5. מסיסות במים: בתכנית הלימודים נדון רק במסיסות של חומרים יונים במים ולא בממסים אחרים;
  6. מוליכות חשמלית: לחומרים יוניים אין מוליכות חשמלית במצב צבירה מוצק אבל יש מוליכות חשמלית במצב מותך (נוזל). גם תמיסתם המימית של חומרים יוניים קלי תמס היא בעלת מוליכות חשמלית; נרחיב על כך בהמשך.
  7. ריקוע: חומרים יוניים אינם ניתנים לריקוע;

כעת נסביר ונפרט את שלוש התכונות האחרונות: מסיסות במים , הולכת זרם וריקוע.

מסיסות במים

נדון להלן בהמסת מלח בישול (NaCℓ(s)) במים, ניסוי שכולנו מכירים מחיי היומיום שלנו.
משה החליט להכין תבשיל. בתחילה הרתיח מים והוסיף להם 2 כפות של מלח בישול (NaCℓ(s)). מלח הבישול הוא מוצק לבן המורכב מגרגרים לבנים מבריקים. משה ראה שהמלח נעלם במים.
מה בעצם קרה למלח?
התופעה שמשה ראה היא המסה של מלח במים. זו הרמה המאקרוסקופית של התופעה.
הנה סדרת תמונות והדמיות מהרמה המאקרוסקופית לרמה המיקרוסקופית:

תכונות החומרים היוניים - מלח מרמה מיקרוסקופית לרמה המאקרוסקופית

מלח מרמה מיקרוסקופית לרמה מאקרוסקופית

מה קרה ברמה המיקרוסקופית לגביש (גרגר) המלח שמשה הכניס למים?

כשגביש מלח מוכנס למים הוא מיד מוקף במולקולות מים באופן הבא (נדגים זאת רק על השכבה החיצונית הראשונה):

תכונות החומרים היוניים - המסה של חומר יוני

כשמולקולות המים מקיפות את גרגר המלח, נוצרות משיכות חשמליות בין היונים החיוביים של החומר היוני לבין החלק הטעון שלילי ( -δ) במולקולת המים, שהוא אטום החמצן. כמו-כן נוצרת משיכה בין היונים השליליים בסריג היוני לבין החלק החיובי (+δ) במולקולת המים, הלא הוא אטום המימן.
כמובן שישנה משיכה חשמלית בין היונים בסריג היוני, שהולך ומתפרק. בנוסף, ישנם גם קשרי מימן בין מולקולות המים כלומר בין אטום מימן חשוף מאלקטרונים במולקולה אחת לזוג אלקטרונים לא קושר באטום חמצן במולקולה אחרת.
במקרה הזה הסריג היוני הולך וקטן (מתפרק) עד שהוא נעלם לחלוטין. מולקולות המים מצליחות למשוך עוד יון ועוד יון מהסריג היוני, עד שכל מבנה הסריג היוני מתפרק לחלוטין.
ברמה המיקרוסקופית ניתן לתאר את מבנה התמיסה באופן הבא:

המשך התוכן בעמוד זה למנויים בלבד

אם הינך מנוי/ה אנא הכנס שם משתמש וסיסמא!

לרכישת מנוי לחץ כאן