ماذا يحدث عندما يذوب مركب أيوني في الماء؟

•••Neznam / iStock / GettyImages

المركبات الأيونية هي تلك التي تتكون من ذرات مشحونة بشكل معاكس ، تسمى أيونات ، مرتبة في بنية شبكية. الأملاح بما في ذلك كلوريد الصوديوم (NaCl) - ملح الطعام - هي أفضل الأمثلة المعروفة للمركبات الأيونية. عندما تغمر مركب أيوني في الماء ، تنجذب الأيونات إلى جزيئات الماء ، كل منها يحمل شحنة قطبية. إذا كان التجاذب بين الأيونات وجزيئات الماء كبيرًا بما يكفي لكسر الروابط التي تربط الأيونات معًا ، فإن المركب يذوب. عندما يحدث هذا ، تنفصل الأيونات وتتشتت في المحلول ، كل منها محاطة بجزيئات الماء لمنعها من إعادة الاتحاد. يصبح المحلول الأيوني الناتج إلكتروليتًا ، مما يعني أنه يمكنه توصيل الكهرباء.

بحكم ترتيب ذرات الهيدروجين حول الأكسجين ، يحمل كل جزيء ماء شحنة قطبية. نهايته الموجبة تنجذب إلى الأيونات السالبة في مركب أيوني ، بينما الطرف السالب ينجذب إلى الأيونات الموجبة. يعتمد ميل المركب إلى الذوبان في الماء على قوة الروابط التي تربط المركب معًا مقارنة بالقوة التي تمارسها جزيئات الماء على الأيونات الفردية. المركبات عالية الذوبان ، مثل كلوريد الصوديوم ، تتفكك تمامًا ، بينما المركبات منخفضة الذوبان ، مثل كبريتات الرصاص (PbSO

في المحلول ، يعمل كل جزيء ماء كمغناطيس صغير يخلق قوة جذب على الأيونات في المذاب. إذا كانت القوة المشتركة لجميع جزيئات الماء المحيطة بالمذاب أكبر من قوة الجذب بين الأيونات ، فإن الأيونات تنفصل. كما تفعل كل واحدة ، فهي محاطة بجزيئات الماء ، مما يمنعها من إعادة الاتحاد. تنجرف الأيونات الموجبة والسالبة إلى المحلول. عندما تلتصق جميع جزيئات الماء بالأيونات ولا يتوفر المزيد ، يُقال إن المحلول مشبع ولن يذوب المزيد من المذاب.

ليست كل المركبات قابلة للذوبان بالتساوي. يذوب بعضها جزئيًا فقط لأن تركيز الأيونات في المحلول يصل سريعًا إلى التوازن مع المركب غير المنحل. منتج الذوبان ثابت K_ص يقيس نقطة التوازن هذه. كلما ارتفع مستوى K_صكلما زادت قابلية الذوبان. يمكنك العثور على حرف K._ص لمركب معين من خلال البحث عنه في الجداول.

يسمح وجود الأيونات الحرة في الماء للماء بتوصيل الكهرباء ، وهو أمر مهم للكائنات الحية. تحتوي السوائل في جسم الإنسان على أيونات موجبة مثل:

• كلوريد
  
• كربونات
  
• الفوسفات

هذه الأيونات حيوية للغاية لعملية التمثيل الغذائي بحيث يجب تجديدها عندما يجف الجسم من خلال التمرين أو المرض. هذا هو السبب في أن الرياضيين يفضلون المشروبات الإلكتروليتية على المياه النقية.