الصيغ والقوانين الجزيئية

الصيغ والقوانين الجزيئية
تمهيد : درست سابقا أن المركبات تنتج عن اتحاد عنصرين أو أكثر بنسب ثابتة لا تتغير بتغير طرق التحضير ، وأن الروابط في المركبات قد تكون من النوع الأيوني ( الكهربائي ) أو من النوع المشترك ( التساهمي ) . اتخذ العلماء وسيلة للتعبير عن المركبات تتمثل بكتابة صيغة بسيطة للمركب ، وقد اطلعت على العديد منها في الدروس السابقة مثل H2O (الماء) و NaCl ( ملح الطعام ) .
فما هي الصيغة ، وما الأسس التي تعتمد عند وضعها ، وما طرق تسمية المركبات، وما الهيئة الدولية المسؤولة عن كل ذلك؟ هذا ما سنحاول الإجابة عليه في هذا الدرس.
صيغ المركبات :
تبين نتيجة تحليل الماء أنه يتكون من اتحاد 8غم أوكسجين مع 1غم من الهيدروجين، ولكننا لا نكتب صيغة الماء HO8 بل إن صيغة الماء المعروفة هي. . وذلك لأن العلماء اتفقوا على كتابة صيغ المركبات بنسب تمثل عدد الذرات التي يتحد بها الواحد مع الآخر, فمثلاً في حالة الماء تتحد ذرتا هيدروجين (2غم) مع ذرة أوكسجين ( 16غم) وهي أبسط نسبة من عدد صحيح من الذرات، يمكن أن نكتب صيغة الماء H10O5 أو أية صيغة أخرى تحافظ على النسبة 2 هيدروجين : 1 أوكسجين . ونتيجة للإتفاق بين العلماء على كتابة صيغ المركبات بأبسط نسبة من الذرات التي تتحد مع بعضها أعطي الماء الصيغة H2O المعروفة. وحينما نكتب صيغة ملح الطعام NaClفمعنى هذا أن الصوديوم والكلور يتحدان بنسبة ذرة من الصوديوم لكل ذرة من الكلور.
لمعرفة المزيد عن صيغ المركبات ادرس الأمثلة التالية:
1- اكتب صيغة أو كسيد المغنيسيوم وهو ينتج عن اتحاد ذرة واحدة من الأوكسجين مع ذرة واحدة من المغنيسيوم ؟
2- كبريتيد الصوديوم وهو ينتج عن اتحاد ذرتين من الصوديوم مع ذرة واحدة من الكبريت؟
3- كلوريد الألمنيوم وهو يتكون من ذرة ألمنيوم وثلاث ذرات من الكلور؟
نسمي الصورة الرمزية التي كتبتها لكل من المركبات الثلاثة أعلاه باسم الصيغة، أمعن النظر في الصيغ الثلاث وأجب عن الأسئلة التالية :
4- مما تتكون صيغة المركب؟
5- كم مقدار ذرية المغنيسيوم في مركب أوكسيد المغنيسيوم ؟ ما المجموعة التي ينتمي إليها عنصر المغنيسيوم ؟
6- كم مقدار ذرية الأوكسجين في نفس المركب؟
7- ما نوع الشحنة على الصيغة البسيطة MgO لأوكسيد المغنيسيوم؟
8- إذا كانت ذرية الصوديوم(+1) وذرية الكبريت(-2) فما نوع الشحنة على المركب Na2S ؟
9- إذا كانت ذرية الكلور(-1) فما ذرية الألمنيوم في مركب AlCl3 ؟
10- تستعمل الصيغة MgO للدلالة على أوكسيد المغنيسيوم فهل يمكننا أن نكتبها على الصورة OMg؟

نعم يمكننا ذلك وهذه طريقة صحيحة ، ولكن هنالك اتفاق بين علماء الكيمياء عند كتابة الصيغ أن نكتب العنصر ذو الذرية الموجبة أولا لذلك فالصورةMgO هي المستخدمة.
11- كل الصيغ التالية تعتبر صيغاً صحيحة لأوكسيد المغنيسيوم :

Mg2O2 Mg3O3 Mg4O4 Mg8O8 Mg1000O1000 ....... الخ
فلماذا نستخدم الصيغة MgO للدلالة عليه .

تدريب (1) :
لمساعدتك أكثر في فهم الصيغة وطريقة كتابتها مطلوب منك أن تكتب الصيغة الصحيحة لمركب بروميد الكالسيوم، إذا أجبت عن الأسئلة التالية إجابة صحيحة تصل إلى الصيغة المطلوبة (يمكنك استخدام الجدول الدوري إذا وجدت نفسك بحاجة لذلك).
أ‌- ما العناصر التي يتكون منها المركب ؟
ب‌- ما رمز الشق (النصف) الموجب ؟
ج- ما مقدار ذرية الشق الموجب ؟
د- ما رمز الشق السالب ؟
هـ- ما مقدار ذرية الشق السالب ؟
و- كيف يمكن، أن يتعادل الشقان (تصبح الشحنتان الموجبة والسالبة متساويتين عدديا) ؟
ز- ما صيغة المركب ؟
إذا أجبت على الأسئلة السابقة إجابة صحيحة ستكون صيغة المركب CaBr2 .

يتضح مما سبق أن صيغة المركب تتكون من :
أ‌- رموز العناصر التي يتكون منها .
ب‌- النسبة التي تتحد بها العناصر لتكوين المركب ويظهر ذلك بأعداد الذرات من كل نوع.
ج- إذا كانت أعداد الذرات مأخوذة بأبسط نسبة سميت الصيغة باسم الصيغة البسيطة، أو الصيغة الأبسط مثلا مركب كبريتيد الألومنيوم صيغته البسيطة Al2S3 لأنه لا يمكن كتابة نسبة أبسط من 3:2 مع بقاء الأعداد صحيحة .
د- حين كتابة الصيغة لأي مركب يجب أن تكون متعادلة أي أن تتعادل ذريات العناصر المكونة للمركب مهما كان نوع الروابط فيه أيونية ( كهربائية) أو مشتركة( تساهمية).

تدريب (2) : اكتب صيغ بسيطة لكل مركب من المركبات التالية :
يوديد البوتاسيوم
كبريتيد الصوديوم
فلوريد الخارصين
أوكسيد الألمنيوم
القانون الجزيئي أو الصيغة الجزيئية :
استخدم هذا المصطلح وهو المصطلح الأقدم ، عوضاً عن مصطلح الصيغة ، وهو المصطلح الأحدث ، فالقانون الجزيئي لثاني أوكسيد الكربون CO2 ، ويمكنك أن تستخدم المصطلحين بشكل متبادل ، مثلاً هو القانون الجزيئي ( الصيغة الجزيئية KCl ) أو صيغة كلوريد الكالسيوم فلا فرق بين التسميتين.

تسمية المركبات Nomenclature of Compounds
تمهيد :
تعرف أن لمعظم العناصر أسماء معروفة منذ قديم الزمان، وأن العناصر الحديثة كثيرا ما تسمى بأسماء مكتشفيها ، أو بأسماء علماء سابقين تخليداً لهم ، أو بأسماء بلدان مكتشفيها أو جامعاتهم ، أو بغير ذلك من الطرق. فكيف يمكن تسمية المركبات ؟ ومن الذي يقوم بإعطاء العناصر أسماءها ورموزها المتفق عليها دوليا، ومن الذي يضع قواعد تسمية المركبات بكل فئاتها وأنواعها ( وهي كثيرة) .
سنعالج هذه الأسئلة وغيرها في هذا الدرس.

تسمية المركبات :
من البديهي أن التسمية هي أساس التمييز فنحن نميز الأشخاص بأسمائهم ، وهكذا الحال بالنسبة للمركبات. ولكن من هو المخول بالتسمية ؟ حتى لا تختلط الأمور ويقوم كل مختص بالتسمية كما يشاء ، أنشئت هيئة دولية سميت الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية.International Union of Pure and Applied Chemistry . وتختصر بالأحرف (IUPAC) وهذه الهيئة هي المسؤولة عن تسمية العناصر التي تكتشف حديثا وعن إعطائها رموزها ، كما أنها تضع قواعد تسمية المركبات بكل فئاتها.
تشتق أسماء الكثير من المركبات البسيطة من أسماء عناصرها المكونة لها مثل بروميد البوتاسيوم KBr ، وبعض المركبات لها أسماء قديمة وشائعة ، وقد أبقى الاتحاد الدولي على هذه الأسماء الشائعة نظرا لكونها معروفة للجميع، ولأهميتها التاريخية، وعلى الرغم من أن بعض هذه الأسماء بدأ بريقه يخفت ، إلا أن الكثير منها ما يزال مسيطرا ، من منا يعرف مركب أوكسيد الهيدروجين ( وهذا هو الاسم العلمي للماء ) إنهم المختصون. وهذا الاسم غير مستعمل ، أما الماء فهو الاسم المعروف للجميع .
و NaCl يعرف باسم ملح الطعام أو باسمه العلمي كلوريد الصوديوم .
و Na2CO3 تعرف باسم ( صودا الغسيل ) أو باسمها العلمي كربونات الصوديوم
قواعد التسمية التي وضعت من قبل الاتحاد الدولي (IUPAC)
أولاً : تسمية المركبات المكونة من عنصرين فقط يوجد في هذه الفئة عدة أنواع منها :
1 - المركبات الأيونية التي لشقها الموجب ذرية واحدة ثابتة لا يغيرها في كل مركباته .
ادرس الأمثلة التالية واملأ الفراغات في الجدول واستخرج قواعد تسميتها.
الذرية صيغة المركب اسمه اسم المركب صيغته
عناصر أحادية
الذرية الموجبة NaCl
NaBr
NaI
Na2S كلوريد الصوديوم
بروميد ــــ
يوديد ــــ
كبريتيد ــــ كلوريد البوتاسيوم
ـــــــ
ــــ الفضة
ــــ الليثيوم KCl
KBr
AgI
Li2S
عناصر ثنائية
الذرية موجبة CaS
CaCl2
CaF
CaO كبريتيد الكالسيوم
كلوريد ــــ
ـــــــ
أوكسيد ــــ ـــــــ
كلوريد الخارصين
فلوريد المغنيسيوم
ـــــــ MgS
ــــــــ
ــــــــ
ZnO
عناصر ثلاثية
الذرية موجبة AlBr3
Al2O3
Al2S3 بروميد الألمينوم
ـــــــ
ـــــــ كلوريد الألمينوم
ــــ البورون
ـــــــ ــــــــ
B2O3
B2S3
أكمل الفراغات في العبارات التالية اعتمادا على دراستك للجدول :
1- اسم العنصر الذي يكون الشق ........في المركب يبقى كما هو دون تغيير.
2- تتغير نهاية اسم العنصر الذي يكون الشق ..........في المركب ويعوض عنها بالنهاية ، يد ide .
3- لاحظ العناصر التي تكون الأيونات السالبة من الأمثلة التالية ، املأ الفراغات في العمود الأخير .
اسم العنصر بالعربية اسم الأيون السالب بالعربية اسم العنصر بالإنجليزية اسم الأيون بالإنجليزية
كلور Cl كلوريد Cl-1 Chlorine Chloride
يود I يوديد I-1 Iodine Iodide
أوكسجين O أوكسيد O-2 Oxygen Oxide
نيتروجين N نيتريد N-3 Nitrogen Nitride
ـــ S ـــ Sulphur ـــــ

2- المركبات المكونة من عنصرين فقط والتي يكون للفلز فيها أكثر من ذرية محتملة.
تطبق نفس القواعد المذكورة أعلاه ، إنما توضع الذرية قرب اسم العناصر مكتوبة بالأرقام الرومانية وبين قوسين .