الأيونات والتوصيل الكهربائي في المحاليل

Ions et la conduction électrique dans les solutions


 1- الأيونات

    1-1 تعريف الأيون

 الأيون عبارة عن ذرة ،أو مجموعة ذرات مرتبطة، فقدت أو اكتسبت إلكترونا أو عدة إلكترونات.

الأيون نوعان :

              - أيون موجب يسمى كاتيون cation وينتج عن فقدان إلكترون أو عدة إلكترونات.

              - أيون سالب يسمى أنيون anion  وينتج عن اكتساب إلكترون أو عدةإلكترونات.

 

 

      2-1 صيغة الأيون

    يرمز للأيون برمز الذرة ( أو مجموع الذرات المرتبطة) التي ينتج عنها، مع إضافة عدد من إشارات (-) أو(+)  يمين  و أعلى الرمز، تمثل عدد  الإلكترونات المكتسبة أو المفقودة ونوع الشحنة الكهربائية .

 

 *أمثلة :

 

اسم ورمز الذرة

Z

عدد-e المكتسبة

عدد-e المفقودة

عدد-e الأيون شحنة إلكترونات الأيون شحنة نواة الأيون

صيغة الأيون

شحنة الأيون

اسم الأيون

النحاس

29

-

2

29-2=27 -27e

+29e

Cu2+

2e+

النحاس

الحديد

26

-

3

29-3=23 -23e +26e

Fe3+

+3e

الحديد

الكبريت

16 2 - 16+2=18 -18e +16e S2- +3e الكبريتور

الألومنيوم

13

-

3

13-3=10 -10e +13e

Al3+

+3e

الألومنيوم

الكلور

17

1

-

17+1=18 -18e +17e

Cl -

e-

الكلورور

الصوديوم

11

-

1

11-1=10 -10e +11e

Na+

+1e

الصوديوم

الذهب 79 - 3 79-3=76 +76e +79e

Al3+

3e+

الذهب

ملحوظة : توجد أيونات أحادية الذرة  :Na+،Cl -،  S2- ،Al3+،

               كما توجد أيونات متعددة الذراتNO3-     SO4 2- ،

3-1 المحاليل المائية الأيونية.

المحلول المائي الأيوني هو كل محلول يحتوي على أيونات(كاتيونات وأنيونات في نفس الوقت ).

الماء المعدني -سيدي علي -محلول مائي أيوني طبيعي، يحتوي على أيونات سالبة (أنيونات) وعلى أيونات موجبة(كاتيونات)

الكاتيونات الشحنة الأنيونات الشحنة
الكاسيوم           Ca2+

+2e

الكلورورCl -                   

-e

الصوديومNa+          +e الكبريتاتSO4 2-               

-2e

المغنيزيومMg2+    +2e النتراتNO3-                            -e
البوتاسومK+         +e ثنائي كربونات CO32-      -2e

 

ملحوظة :

المحاليل المائيةمتعادلةكهربائيا لأن عدد الشحنات الموجبة التي تحملها الكاتيونات يساوي عدد الشحنات السالبة التي تحملها الأنيونات.

2- التوصيل الكهربائي في المحاليل المائية

2-1 وجود الأيونات في المحاليل المائية الموصلة.

*تجربة.

           ندرج في دارة كهربائية سوائل مختلفة ثم ندون شدة التيار التي يشير إليها جهاز الأمبيرمتر في  كل حالة،

         فنحصل على النتائج المدونة في    الجدول أسفله :

 

طبيعة السائل

توهج المصباح

شدة التيار بـ (mA)

استنتاج

ماء مقطر

 

 

 

محلول الملح

 

 

 

محلول السكر

 

 

 

محلول كبريتات النحاس

 

 

 

·         ملاحظة واستنتاج

                  * المحلول المائي للملح و محلول كبريتات النحاس موصلان جيدان للكهرباء.

                      * الماء المقطر و والمحلول المائي للسكر سوائل أو محاليل رديئا التوصيل الكهربائي لأنهما يحتويان على عدد كبير من الجزيئات،

                  مقابل  عدد قليل جدا من الأيونات.

                ونستنتج أن التوصيل الكهربائي في المحاليل المائية يرجع  إلى احتوائها على أيونات.

 

2-2    حركة الأيونات في المحلول المائي.

·  تجربة

نبلل قطعة قطن بمحلولي كبريتات النحاس الذي يحتوي على الأيونات    Cu2+  ذ ات اللون الأزرق،ثنائي  برمنغنات البوتاسيوم الذي يحتوي على الأيونات  ذات اللون البرتقالي   Cr2O7 2-

  


 
* ملاحظة واستنتاج

     بعد إغلاق الدارة الكهربائية نلاحظ:

          * انتقال اللون الأزرق الذي يميز الأيونات Cu2+ نحو الصفيحة المرتبطة بالقطب السالب.

           * انتقال اللون البرتقالي الذي يميز الأيونات   Cr2O7 2- نحو  الصفيحة المرتبطة بالقطب الموجب.

  ونستنتج أن :

        *  الأيونات السالبة ( الأنيونات )تنتقل  نحو الصفبحة المرتبطة بالقطب الموجب للمولد.

        *  الأيونات الموجبة ( الكاتيونات )  تنتقل نحو الصفيحة المرتبطة بالقطب السالب للمولد.

خلاصة

    يعزى مرور التيار الكهربائي في المحاليل المائية إلى الانتقال المزدوج للأيونات:

      * الكاتيونات في منحى التيار الكهربائي.

      * الأنيونات في المنحى المعاكس  لمنحى التيار الكهربائي.