الثانوية العامة 2026الاستعلام عن النتيجةاعرف الكليات المناسبة لمجموعكتنسيق 2026

الكيمياء · الصف الثاني الثانوي · الترم الأول

بنية البلورات الأيونية

البلورة الأيونية والقوى الكهروستاتيكية بين الأيونات، وعدد التناسق في البلورات الأيونية، وبنيتا كلوريد الصوديوم وكلوريد السيزيوم (عدد الأيونات في وحدة الخلية وموضع تلامس الأيونات)، وحساب نصف القطر الأيوني وكثافة البلورة.

آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى

أهداف التعلم

  • أن تعرّف البلورة الأيونية وعدد التناسق فيها.
  • أن تصف بنية كلوريد الصوديوم وكلوريد السيزيوم، وتحسب عدد الأيونات في وحدة الخلية لكل منهما.
  • أن تحدد موضع تلامس الأيونات في كل بنية وتكتب العلاقة بين طول الضلع ونصفي القطرين.
  • أن تحسب نصف قطر أيون وكثافة بلورة أيونية من بيانات وحدة الخلية.

شرح الدرس

البلورة الأيونية

البلورة الأيونية تتكون من كاتيونات (أيونات موجبة) وأنيونات (أيونات سالبة) تترابط بقوى كهروستاتيكية قوية (الروابط الأيونية). ولكي تكون البلورة مستقرة يترتب كل أيون بحيث يحيط به أكبر عدد ممكن من الأيونات المخالفة له في الشحنة، وتبتعد الأيونات المتشابهة الشحنة عن بعضها.

عدد التناسق في البلورة الأيونية: عدد الأيونات المخالفة في الشحنة التي تحيط مباشرة بأيون معين.

وحدتا خلية: في كلوريد الصوديوم أيونات الكلوريد في الأركان ومراكز الأوجه وأيونات الصوديوم في منتصفات الأحرف ومركز المكعب، وفي كلوريد السيزيوم أيونات الكلوريد في الأركان وأيون السيزيوم في المركز

بنية كلوريد الصوديوم NaCl\text{NaCl}

  • أيونات Cl−\text{Cl}^{-} في الأركان ومراكز الأوجه: 8×18+6×12=48\times\frac{1}{8}+6\times\frac{1}{2}=4.
  • أيونات Na+\text{Na}^{+} في منتصفات الأحرف الاثني عشر ومركز المكعب: 12×14+1=412\times\frac{1}{4}+1=4.
  • إذن في وحدة الخلية 4 وحدات صيغة من NaCl\text{NaCl}.
  • عدد التناسق لكل أيون 66.
  • تتلامس الأيونات المتعاكسة على ضلع المكعب:
a=2r(Na+)+2r(Cl−)a=2r(\text{Na}^{+})+2r(\text{Cl}^{-})

بنية كلوريد السيزيوم CsCl\text{CsCl}

  • أيونات Cl−\text{Cl}^{-} في الأركان: 8×18=18\times\frac{1}{8}=1، وأيون Cs+\text{Cs}^{+} واحد في المركز.
  • إذن في وحدة الخلية وحدة صيغة واحدة.
  • عدد التناسق لكل أيون 88.
  • تتلامس الأيونات على قطر المكعب الذي طوله 3 a\sqrt{3}\,a:
3 a=2r(Cs+)+2r(Cl−)\sqrt{3}\,a=2r(\text{Cs}^{+})+2r(\text{Cl}^{-})

أيون السيزيوم أكبر كثيرًا من أيون الصوديوم، فيتسع حوله مكان لثمانية أيونات كلوريد بدل ستة؛ لذلك تختلف البنيتان رغم تشابه الصيغتين.

كثافة البلورة الأيونية

d=كتلة وحدة الخليةa3=(عدد وحدات الصيغة في الخلية)×MNAa3d=\frac{\text{كتلة وحدة الخلية}}{a^{3}}=\frac{(\text{عدد وحدات الصيغة في الخلية})\times\frac{M}{N_A}}{a^{3}}

حيث MM الكتلة المولية لوحدة الصيغة.

البنيةوحدات الصيغة في الخليةعدد التناسقموضع التلامسالعلاقة
NaCl\text{NaCl}4466ضلع المكعبa=2r++2r−a=2r_{+}+2r_{-}
CsCl\text{CsCl}1188قطر المكعب3 a=2r++2r−\sqrt{3}\,a=2r_{+}+2r_{-}

أمثلة وتطبيقات

خذ NA=6.0×1023 mol−1N_A=6.0\times10^{23}\ \text{mol}^{-1}، وNa=23\text{Na}=23، وCl=35.5\text{Cl}=35.5، وCs=133\text{Cs}=133.

مثال 1: طول ضلع خلية NaCl\text{NaCl} هو 5.64×10−8 cm5.64\times10^{-8}\ \text{cm}، ونصف قطر Na+\text{Na}^{+} هو 1.16×10−8 cm1.16\times10^{-8}\ \text{cm}. أوجد نصف قطر Cl−\text{Cl}^{-}.

2r(Cl−)=5.64×10−8−2×1.16×10−8=3.32×10−82r(\text{Cl}^{-})=5.64\times10^{-8}-2\times1.16\times10^{-8}=3.32\times10^{-8}، إذن r(Cl−)=1.66×10−8 cmr(\text{Cl}^{-})=1.66\times10^{-8}\ \text{cm}.

مثال 2: احسب كثافة NaCl\text{NaCl} من البيانات السابقة.

كتلة 4 وحدات صيغة =4×58.56.0×1023=3.9×10−22 g=\frac{4\times58.5}{6.0\times10^{23}}=3.9\times10^{-22}\ \text{g}، وحجم الخلية (5.64×10−8)3≈1.79×10−22 cm3(5.64\times10^{-8})^{3}\approx1.79\times10^{-22}\ \text{cm}^{3}:

d≈3.9×10−221.79×10−22≈2.17 g/cm3d\approx\frac{3.9\times10^{-22}}{1.79\times10^{-22}}\approx2.17\ \text{g/cm}^{3}

مثال 3: في CsCl\text{CsCl} طول الضلع 0.41 nm0.41\ \text{nm} ونصف قطر Cl−\text{Cl}^{-} هو 0.17 nm0.17\ \text{nm}. أوجد نصف قطر Cs+\text{Cs}^{+} (خذ 3≈1.73\sqrt{3}\approx1.73).

3×0.41≈0.709 nm=2r(Cs+)+0.34\sqrt{3}\times0.41\approx0.709\ \text{nm}=2r(\text{Cs}^{+})+0.34، إذن r(Cs+)≈0.18 nmr(\text{Cs}^{+})\approx0.18\ \text{nm}.

تطبيق: يُستخدم الملح في حفظ الأغذية منذ القدم؛ فهو يقلل الماء المتاح للكائنات الدقيقة (بالأسموزية) فيمنع نموها. وقد عرف العلماء ترتيب الأيونات داخل البلورات بتجارب حيود الأشعة السينية.

ملاحظات مهمة

  • في البلورة الأيونية عدد التناسق يُحسب بالأيونات المخالفة في الشحنة فقط.
  • وحدة خلية NaCl\text{NaCl} فيها 4 وحدات صيغة لا 8؛ فالعدد 8 هو مجموع الأيونات.
  • لا تستخدم a=2r++2r−a=2r_{+}+2r_{-} مع CsCl\text{CsCl}؛ فالتلامس فيه على قطر المكعب.
  • حوّل nm\text{nm} إلى cm\text{cm} (1 nm=10−7 cm1\ \text{nm}=10^{-7}\ \text{cm}) قبل حساب الكثافة بـ g/cm3\text{g/cm}^{3}.

المفاهيم الأساسية

  • البلورة الأيونية: كاتيونات وأنيونات مرتبطة بقوى كهروستاتيكية.
  • NaCl\text{NaCl}: 4 وحدات صيغة، تناسق 6، التلامس على الضلع.
  • CsCl\text{CsCl}: وحدة صيغة واحدة، تناسق 8، التلامس على قطر المكعب.
  • d=n MNA a3d=\frac{n\,M}{N_A\,a^{3}} حيث nn عدد وحدات الصيغة في الخلية.

ملخص الدرس

تترتب الأيونات في البلورة الأيونية بحيث يحيط بكل أيون أكبر عدد ممكن من الأيونات المخالفة له في الشحنة. في كلوريد الصوديوم أربع وحدات صيغة في الخلية وعدد تناسق 6، وتتلامس الأيونات على الضلع؛ وفي كلوريد السيزيوم وحدة صيغة واحدة وعدد تناسق 8، وتتلامس الأيونات على قطر المكعب. ومن هذه العلاقات الهندسية نحسب أنصاف الأقطار الأيونية وكثافة البلورة.

أسئلة للتدريب

  1. احسب عدد أيونات الصوديوم في وحدة خلية NaCl\text{NaCl} موضحًا نصيب كل موقع.
  2. لماذا يختلف عدد التناسق في CsCl\text{CsCl} عنه في NaCl\text{NaCl}؟
  3. احسب كتلة وحدة خلية NaCl\text{NaCl} بالجرام.
  4. في CsCl\text{CsCl}: a=0.41 nma=0.41\ \text{nm}. احسب كثافة البلورة بـ g/cm3\text{g/cm}^{3}.
  5. ما القوة التي تربط الأيونات في البلورة الأيونية؟ ولماذا تكون درجات انصهار هذه البلورات مرتفعة؟
حلّ أسئلة هذا الدرساختبر فهمك بأسئلة اختيار من متعدد وأسئلة مقالية مع نموذج إجابة، أو خض اختبارًا تفاعليًا سريعًا
أبلغ عن خطأ في هذا الدرس