الروابط الأيونية والتساهمية والفلزية في كيمياء IGCSE

التراكيب الأربعة وخصائصها

الأفكار الأساسية في كل منهج

يطلب المستوى الأساسي في كامبريدج تكوّن الأيونات، وتعريف الرابطة الأيونية، ورسوم النقطة والتقاطع لمركبات المجموعة I مع VII وخصائص المركبات الأيونية. ويوسع المستوى الموسع الرسوم لأي فلز ولافلز، ويصف الشبكة العملاقة ويطلب تفسير الخصائص. جزيئات المستوى الأساسي: H2 وCl2 وH2O وCH4 وNH3 وHCl، ويضيف الموسع CH3OH وC2H4 وO2 وCO2 وN2 بروابطها الثنائية والثلاثية. الجرافيت والماس من الأساسي، وثاني أكسيد السيليكون والرابطة الفلزية كلها من الموسع.

يطلب إدكسل 4CH1 حفظ شحنات الأيونات، ورسوم النقطة والتقاطع للمركبات الأيونية من المجموعات 1 و2 و3 مع 5 و6 و7، والجزيئات التساهمية ومنها O2 وN2 وCO2 والإيثين، ويطلب تفسير ارتفاع درجة انصهار الجزيئات البسيطة مع زيادة الكتلة الجزيئية النسبية، وتأثير تراكيب الماس والجرافيت والفوليرين C60 في الخصائص. والرابطة الفلزية للورقة الثانية فقط.

مثال محلول ١: أكسيد المغنيسيوم بالنقطة والتقاطع

المغنيسيوم 2,8,2 والأكسجين 2,6. يفقد المغنيسيوم إلكترونيه الخارجيين فيصبح Mg2+ بتوزيع 2,8، ويكتسب الأكسجين إلكترونين فيصبح O2- بتوزيع 2,8. ارسم إلكترونات المغنيسيوم نقاطًا والأكسجين تقاطعات، وضع كل أيون بين قوسين مربعين وشحنته خارجهما.

تفسير ارتفاع الانصهار: MgO شبكة أيونية عملاقة فيها تجاذب كهروستاتيكي قوي بين الأيونات في كل الاتجاهات يحتاج طاقة كبيرة للتغلب عليه، وهو أقوى من NaCl لأن الشحنات 2+ و2-.

مثال محلول ٢: الصيغ من الشحنات وجزيء تساهمي

أكسيد الألومنيوم: Al3+ وO2-، والمضاعف المشترك الأصغر ٦، فأيونان من الألومنيوم (6+) يوازنان ثلاثة أيونات أكسيد (6-): Al2O3. ونترات الكالسيوم Ca(NO3)2 والأقواس ضرورية.

ثاني أكسيد الكربون: الكربون 2,4 يحتاج أربعة إلكترونات وكل أكسجين يحتاج اثنين، فيكوّن الكربون رابطة ثنائية مع كل أكسجين O=C=O، ويبقى لكل أكسجين زوجان حران، وكل ذرة تنتهي بثمانية إلكترونات خارجية.

أخطاء شائعة

• القول إن المركبات الأيونية توصل وهي صلبة.
• تفسير انخفاض انصهار الجزيئات البسيطة بضعف الروابط التساهمية، والضعيفة هي القوى بين الجزيئات.
• القول إن الفلزات توصل لأن الأيونات تتحرك، والصحيح الإلكترونات غير المتمركزة.
• الحديث عن "جزيئات" كلوريد الصوديوم، وهو شبكة أيونات.
• تفسير توصيل الجرافيت بأيونات حرة أو صلابة الماس بقوى بين الجزيئات.
• نسيان الشحنات والأقواس المربعة في رسوم الأيونات.

أسلوب الإجابة

تُصحح أسئلة تفسير الخصائص على ثلاث أفكار: اسم التركيب، والجسيمات والقوة بينها، وربط قوة هذه القوة بالطاقة اللازمة. مثل: "الماس تركيب تساهمي عملاق، كل ذرة كربون تكوّن أربع روابط تساهمية قوية، ويلزم قدر كبير من الطاقة لكسرها فدرجة الانصهار عالية".

في أسئلة المقارنة اكتب جملة لكل مادة واستخدم "بينما"، وتجنب الضمير "هو" حتى يعرف المصحح المادة المقصودة.

كيف تساعد الدروس الفردية

تكافئ أسئلة الروابط دقة المصطلحات أكثر من معظم موضوعات الكيمياء، وكثيرًا ما يعرف الطالب الفكرة لكنه يسمي القوة الخطأ. يرسم الطالب رسوم النقطة والتقاطع مباشرة على السبورة المشتركة، فيلتقط المدرس الشحنات والأزواج الحرة الناقصة فورًا، ويدربه على التفسير الثلاثي حتى يتقنه تحت ضغط الوقت.

قائمة التحقق الذاتي

1. أرسم النقطة والتقاطع لـ NaCl وMgO وH2O وCH4 وNH3 و(الموسع أو إدكسل) CO2 وN2.
2. أكتب الصيغ من شحنات الأيونات مع الأقواس للأيونات متعددة الذرات.
3. أفسر توصيل المركبات الأيونية منصهرة أو مذابة فقط.
4. أفسر انخفاض انصهار الجزيئات البسيطة.
5. أقارن تركيب الماس والجرافيت واستخداماتهما.
6. أصف الرابطة الفلزية وأفسر التوصيل وقابلية الطرق.