داد و ستدِ الکترون، پیوندِ یونی
پارسال دیدیم که فلزِ براقِ سدیم و گازِ سمیِ کلر با هم نمکِ خوراکی می‌سازند و در این واکنش یک الکترون از سدیم به کلر می‌رود. اما پرسشِ بزرگ‌تری هنوز بی‌پاسخ مانده است: چرا سدیم الکترون می‌دهد و کلر الکترون می‌گیرد؟ چرا برعکس نیست؟
رازِ عددِ هشت
به گازهای نجیب برگردیم: نئون و آرگون. مدارِ آخرِ آن‌ها هشت الکترون دارد و تقریباً با هیچ چیز واکنش نمی‌دهند. به نظر می‌رسد مدارِ آخرِ هشت‌تایی آرایشِ پایداری است.
بسیاری از اتم‌ها در واکنش‌ها به همین آرایش می‌رسند. اتمی که فقط یک، دو یا سه الکترون در مدارِ آخرش دارد، راحت‌تر است آن‌ها را از دست بدهد؛ آن‌وقت مدارِ پرِ زیرین، مدارِ آخرش می‌شود. اتمی که شش یا هفت الکترون در مدارِ آخر دارد، راحت‌تر است یکی دو الکترون بگیرد تا مدارش هشت‌تایی شود.
- فلزها در مدارِ آخرشان الکترونِ کمی دارند؛ پس الکترون می‌دهند و یونِ مثبت می‌شوند. به یونِ مثبت کاتیون می‌گوییم.
- نافلزها در مدارِ آخرشان الکترونِ زیادی دارند؛ پس الکترون می‌گیرند و یونِ منفی می‌شوند. به یونِ منفی آنیون می‌گوییم.
یک نمونه: سدیم فلوئورید
فلوئور با ۹ الکترون آرایشِ ۲ و ۷ دارد؛ یک الکترون کم دارد. سدیم با ۱۱ الکترون آرایشِ ۲، ۸ و ۱ دارد؛ یک الکترونِ اضافه دارد. وقتی به هم برسند، الکترونِ تنهای سدیم به فلوئور می‌رود:
- سدیم با ۱۱ پروتون و ۱۰ الکترون، یونِ Na⁺ می‌شود. مدارِ آخرش (همان مدارِ دوم) هشت الکترون دارد.
- فلوئور با ۹ پروتون و ۱۰ الکترون، یونِ F⁻ (فلوئورید) می‌شود. مدارِ آخرش هم هشت الکترون دارد.
همین ترکیب، سدیم فلوئورید، از ترکیب‌هایی است که در بعضی خمیردندان‌ها هست.
پیوندِ یونی
بارهای ناهمنام همدیگر را جذب می‌کنند. پس کاتیون‌ها و آنیون‌ها به هم می‌چسبند. به این جاذبه‌ی قوی میانِ یون‌های مثبت و منفی پیوندِ یونی می‌گوییم.
در هر ترکیبِ یونی، تعدادِ بارهای مثبت و منفی برابر است؛ پس ترکیب در مجموع خنثی است. نمونه‌ی دیگر منیزیم اکسید است: منیزیم (۲، ۸، ۲) دو الکترون می‌دهد و Mg²⁺ می‌شود و اکسیژن (۲، ۶) دو الکترون می‌گیرد و O²⁻ می‌شود. یک یونِ منیزیم و یک یونِ اکسید بارهای هم را خنثی می‌کنند: MgO.
جرم گم نمی‌شود
در این واکنش‌ها اتم‌ها نه ساخته می‌شوند و نه از بین می‌روند؛ فقط الکترون‌ها جابه‌جا می‌شوند. برای همین جرمِ فراورده‌ها با جرمِ واکنش‌دهنده‌ها برابر است. اگر ۲۳ گرم سدیم با ۱۹ گرم فلوئور کاملاً واکنش دهد، ۴۲ گرم سدیم فلوئورید به دست می‌آید. این همان قانونِ پایستگیِ جرم است.
در خانه امتحان کنید
- برای پتاسیم (۱۹ الکترون: ۲، ۸، ۸، ۱) و کلر (۱۷ الکترون: ۲، ۸، ۷) بنویسید: کدام الکترون می‌دهد و کدام می‌گیرد؟ فرمولِ ترکیبشان چیست؟
- کلسیم دو الکترون در مدارِ آخر دارد و کلر هفت. برای خنثی شدن، به ازای هر یونِ کلسیم چند یونِ کلرید لازم است؟
واژه‌های این درس
- کاتیون - یونِ مثبت، که اتم با از دست دادنِ الکترون می‌سازد.
- آنیون - یونِ منفی، که اتم با گرفتنِ الکترون می‌سازد.
- پیوندِ یونی - جاذبه‌ی میانِ یون‌های مثبت و منفی در یک ترکیبِ یونی.
ایده‌ی اصلی
وقتی فلز و نافلز به هم می‌رسند، فلز الکترون می‌دهد و کاتیون می‌شود و نافلز الکترون می‌گیرد و آنیون می‌شود، تا مدارِ آخرِ هر دو هشت الکترون داشته باشد. جاذبه‌ی میانِ این یون‌های ناهمنام، پیوندِ یونی است.