يمثل الشكل 21-2 طريقتين لتعريف نصف قطر الأيون، صف كل طريقة، واذكر متى تستخدم كل منهما؟

تُستخدَم الطريقة a للفلزّات، حيث نصف قطر الذرة هو نصف المسافة بين ذرتين متجاورتين في البلورة الفلزية، وتُستخدَم الطريقة b للافلزات الموجودة في صورة جزيئات؛ حيث نصف قطر الذرة هو نصف المسافة بين نواتي ذرتين متماثلتين ترتبطان معاً.

حل أسئلة اتقان المفاهيم

56. ما المقصود بطاقة التأين؟

طاقة التأيُّن: هي الطاقة التي يتطلبها انتزاع إلكترون من ذرة متعادلة في الحالة الغازية.

57. يشكل عنصر ما أيوناً سالباً عند التأين، فأين يقع هذا العنصر في الجدول الدوري؟ فسر إجابتك.

يقع هذا العنصر في الجزء الأيمن من الجدول الدوري، حيث تكسب هذه العناصر عادة إلكترونات لتصل إلى حالة الثمانية في مستوى طاقتها الأخير، فيصبح توزيعها الإلكتروني مشابهاً للتوزيع الإلكتروني للغاز النبيل، لتصل إلى حالة الاستقرار.

58. أيّ العناصر الآتية: الماغنسيوم أم الكالسيوم أم الباريوم نصف قطر أيونه أكبر؟ وأيها نصف قطر أيونه أصغر؟ وما نصف قطر أيونه أكبر؟ وأيها نصف قطر أيونه أصغر؟ وما نمط التغير الذي يفسر ذلك؟

عنصر الباريوم ⁺Ba² نصف قطر أيونه أكبر، أمّا عنصر الماغنسيوم ⁺Mg² فنصف قطر أيونه أصغر؛ بسبب ازدياد نصف قطر الأيون كلما اتجهنا من أعلى المجموعة إلى أسفلها.

59. فسر لماذا تزداد طاقة تأين العناصر المتتالية في الجدول الدوري عبر الدورة؟

عند إزالة أيّ إلكترون، يتبقى عدد أقلّ من الإلكترونات لحجب ما تبقى من إلكترونات التكافؤ عن قوة جذب النواة الكهروستاتيكي؛ لذا تزداد قوة جذب النواة فتزداد طاقة التأيُّن، ممّا يجعل إزالة الإلكترونات المتبقية أكثر صعوبة.

60. كيف يمكن مقارنة نصف قطر أيون اللافلز بنصف قطر الذرة؟ فسر ذلك.

تكون أنصاف أقطار أيونات اللافلزات أكبر من أنصاف أقطار ذراتها المتعادلة، تكتسب اللافلزات إلكترونات إلى مستوى طاقة الذرة الأخير، حيث تتنافر هذه الإلكترونات الإضافية فيما بينها، فيزداد حجم الأيون.

61. فسّر لماذا يقل نصف قطر الذرة كلما اتجهنا من اليسار إلى اليمين عبر الدورة؟

تتناقص أنصاف أقطار الذرات كلّما اتجهنا من اليسار إلى اليمين عبر الدورة في الجدول الدوري؛ لأن شحنة النواة تزداد، في حين يبقى مقدار حجب الإلكترونات الداخلية ثابتاً؛ لذا فإن زيادة قوة جذب النواة للإلكترونات نحو الداخل يُقلِّل حجم الذرة.

62. حدّد أي العنصرين له أكبر طاقة تأين في كل من الأزواج الآتية؟

Li و N .a

N

Kr و Ne .b

Ne

Cs و Li .c

Li

63. ما المقصود بالقاعدة الثمانية؟ ولماذا لا يتبع غازاً الهيدروجين والهيليوم هذه القاعدة؟

يُعرف التوزيع الإلكتروني ns²np⁶ بتوزيع الثمانية، ويحتوي على ثمانية إلكترونات وله أقلّ طاقة، وينتُج عنه حالة الاستقرار للذرة، تكتسب الذرات الإلكترونات أو تخسرها أو تشارك بها؛ لتحصل على توزيع الثمانية في مستوى طاقتها الأخير، حيث إن هذا التوزيع يجعل الذرة أكثر استقراراً. ونلاحظ أن هذه القاعدة لا تشمل كل من الهيدروجين والهيليوم اللذين ثُميِّلان عناصر الدورة الأولى؛ بسبب احتواء كلٍّ منهما على مستوى طاقة واحد يكتمل بوجود إلكترونين من إلكترونات التكافؤ فقط.

64. استخدم الشكل.20-2 للإجابة عن الأسئلة الآتية، فسّر إجابتك.

a. إذا كانت A تمثل أيونًا، وB تمثل ذرة للعنصر نفسه، فهل يكون الأيون موجباً أم سالباً؟

يكون الأيون سالباً؛ لأن الأيون السالب أكبر حجماً من ذرته دائماً.

b. إذا كان A وB يمثلان نصفي قطري ذرتي عنصرين في الدورة نفسها، فما ترتيبهما في الدورة؟

سيكون A على يسار B، حيث يتناقص نصف قطر الذرة كلّما اتجهنا من اليسار إلى اليمين عبر الدورة.

c. إذا كان A وB يمثلان نصفي قطري أيونين لعنصرين في المجموعة نفسها، فما ترتيبهما في المجموعة؟

سيكون A أسفل B، حيث يتزايد نصف قطر الأيون كلّما اتجهنا من أعلى المجموعة إلى أسفلها.

65. يمثل الشكل 21-2 طريقتين لتعريف نصف قطر الأيون، صف كل طريقة، واذكر متى تستخدم كل منهما؟

تُستخدَم الطريقة a للفلزّات، حيث نصف قطر الذرة هو نصف المسافة بين ذرتين متجاورتين في البلورة الفلزية، وتُستخدَم الطريقة b للافلزات الموجودة في صورة جزيئات؛ حيث نصف قطر الذرة هو نصف المسافة بين نواتي ذرتين متماثلتين ترتبطان معاً.

66. الكلور التوزيع الإلكتروني لذرة الكلور هو Ne] 3s² 3p⁵] وعندما يكتسب إلكتروناً يصبح توزيعه الإلكتروني Ne] 3s² 3p⁶]، وهو التوزيع الإلكتروني للأرجون، فهل تغيرت ذرة الكلور إلى ذرة أرجون؟ فسر إجابتك.

لا؛ إن التوزيع الإلكتروني لأيون الكلور وذرة الأرجون هو التوزيع نفسه، ولكن ما زال لأيون الكلور 17 بروتوناً ويحتفظ بنوعه كذرة كلور.