ឧទាហរណ៍សំណួរពិភាក្សាអំពីចំណងអ៊ីយ៉ុង
ចំណងអ៊ីយ៉ុង គឺជាប្រភេទនៃចំណងគីមីដែលបង្កើតឡើងដោយការផ្ទេរអេឡិចត្រុងមួយ ឬច្រើនពីអាតូមមួយទៅអាតូមមួយទៀត ដែលបណ្តាលឱ្យមានអ៊ីយ៉ុងពីរដែលមានបន្ទុកផ្ទុយគ្នា ដែលបន្ទាប់មកទាក់ទាញគ្នាទៅវិញទៅមក។ ចំណងនេះជាទូទៅកើតឡើងរវាងលោហធាតុ និងអលោហៈ។ នៅក្នុងអត្ថបទនេះ យើងនឹងពិនិត្យមើលឧទាហរណ៍ និងការពិភាក្សាទាក់ទងនឹងចំណងអ៊ីយ៉ុង ដើម្បីជួយយើងឱ្យយល់កាន់តែច្បាស់អំពីគោលគំនិតនេះ។
និយមន័យ និងលក្ខណៈនៃចំណងអ៊ីយ៉ុង
ចំណងអ៊ីយ៉ុងកើតឡើងនៅពេលដែលអាតូមមានអន្តរកម្មដើម្បីសម្រេចបាននូវការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រុងដែលមានស្ថេរភាពជាងមុន។ ជាធម្មតា អាតូមលោហៈបាត់បង់អេឡិចត្រុងដើម្បីសម្រេចបាននូវការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធឧស្ម័នដ៏ថ្លៃថ្នូ ដោយក្លាយជាកាតូនដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមាន។ ផ្ទុយទៅវិញ អាតូមមិនមែនលោហៈទទួលបានអេឡិចត្រុងដើម្បីក្លាយជាអាញ៉ូងដែលមានបន្ទុកអវិជ្ជមាន។ ឧទាហរណ៍ទូទៅនៃចំណងអ៊ីយ៉ុងគឺការបង្កើតសូដ្យូមក្លរួ (NaCl) ពីសូដ្យូម (Na) និងក្លរីន (Cl)។
សូដ្យូម (Na) មានការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រុង 2,8,1 ហើយងាយនឹងបាត់បង់អេឡិចត្រុងមួយដើម្បីសម្រេចបានការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធស្ថិរភាព 2,8។ ម្យ៉ាងវិញទៀត ក្លរីន (Cl) មានការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រុង 2,8,7 ហើយងាយនឹងទទួលយកអេឡិចត្រុងមួយដើម្បីសម្រេចបានការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធស្ថិរភាព 2,8,8។ នៅពេលដែលសូដ្យូមបាត់បង់អេឡិចត្រុងមួយទៅក្លរីន អ៊ីយ៉ុង Na⁺ និង Cl⁻ ត្រូវបានបង្កើតឡើង ដែលទាក់ទាញគ្នាទៅវិញទៅមកដើម្បីបង្កើតជាចំណងអ៊ីយ៉ុង ដែលបង្កើតជាអំបិល NaCl។
ឧទាហរណ៍បញ្ហាទី 1: ការបង្កើតចំណងអ៊ីយ៉ុងក្នុង NaCl
១. សំណួរ៖ សូមពន្យល់ពីរបៀបដែលចំណងអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានបង្កើតឡើងរវាងសូដ្យូម (Na) និងក្លរីន (Cl)។
ចម្លើយ និងការពិភាក្សា៖
- ជំហានទី 1: កំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រុង។
– សូដ្យូម (Na): លេខអាតូមិច 11 ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រុង 2,8,1។
– ក្លរីន (Cl): លេខអាតូមិច 17 ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រុង 2, 8, 7។
- ជំហានទី 2: កំណត់ទំនោរអាតូម។
– សូដ្យូម (Na) ងាយនឹងបញ្ចេញអេឡិចត្រុងមួយដើម្បីសម្រេចបានការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ 2,8 ដោយក្លាយជាអ៊ីយ៉ុង Na⁺។
– ក្លរីន (Cl) មានទំនោរទទួលយកអេឡិចត្រុងមួយដើម្បីសម្រេចបាននូវការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ 2, 8, 8 ដោយក្លាយជាអ៊ីយ៉ុង Cl⁻។
- ជំហានទី 3: ការបង្កើតចំណង។
– សូដ្យូមបញ្ចេញអេឡិចត្រុងទៅជា Na⁺ ដែលមានបន្ទុក +1។
– ក្លរីនទទួលយកអេឡិចត្រុងដើម្បីក្លាយជា Cl⁻ ដែលមានបន្ទុក -1។
– អ៊ីយ៉ុង Na⁺ និង Cl⁻ ទាញគ្នាទៅវិញទៅមក ហើយបង្កើតជាចំណងអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងសមាសធាតុ NaCl ដែលមានស្ថេរភាព។
ឧទាហរណ៍សំណួរទី 2: ការបង្កើតចំណងអ៊ីយ៉ុងក្នុង MgO
២. សំណួរ៖ សូមពន្យល់ពីរបៀបដែលចំណងអ៊ីយ៉ុងបង្កើតបានរវាងម៉ាញ៉េស្យូម (Mg) និងអុកស៊ីសែន (O) ដើម្បីបង្កើតជាអុកស៊ីដម៉ាញ៉េស្យូម (MgO)។
ចម្លើយ និងការពិភាក្សា៖
- ជំហានទី 1: កំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រុង។
– ម៉ាញ៉េស្យូម (Mg): លេខអាតូមិច 12 ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រុង 2, 8, 2។
– អុកស៊ីសែន (O): លេខអាតូមិច 8 ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រុង 2,6។
- ជំហានទី 2: កំណត់ទំនោរអាតូម។
– ម៉ាញ៉េស្យូម (Mg) ងាយនឹងបញ្ចេញអេឡិចត្រុងពីរដើម្បីសម្រេចបានការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ 2,8 ដោយក្លាយជាអ៊ីយ៉ុង Mg²⁺។
– អុកស៊ីសែន (O) មានទំនោរទទួលយកអេឡិចត្រុងពីរដើម្បីសម្រេចបាននូវការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ 2,8 ដោយក្លាយជាអ៊ីយ៉ុង O²⁻។
- ជំហានទី 3: ការបង្កើតចំណង។
– ម៉ាញ៉េស្យូមបញ្ចេញអេឡិចត្រុងពីរដើម្បីបង្កើតជា Mg²⁺ ដែលមានបន្ទុក +2។
– អុកស៊ីសែនទទួលយកអេឡិចត្រុងពីរដើម្បីបង្កើតជា O²⁻ ដែលមានបន្ទុក -2។
– អ៊ីយ៉ុង Mg²⁺ និង O²⁻ ទាញគ្នាទៅវិញទៅមក ដើម្បីបង្កើតជាចំណងអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងសមាសធាតុ MgO។
ឧទាហរណ៍ទី 3: លំហាត់គណនាថាមពលនៃបន្ទះ NaCl
៣. សំណួរ៖ ចូរកំណត់ថាមពលឡាទីសដែលត្រូវការដើម្បីបង្កើត NaCl ពីអ៊ីយ៉ុងរបស់វា។
ចម្លើយ និងការពិភាក្សា៖
ថាមពលបន្ទះឈើ គឺជាថាមពលដែលបញ្ចេញនៅពេលដែលអ៊ីយ៉ុងក្នុងសភាពឧស្ម័នផ្សំគ្នាបង្កើតបានជាម៉ូលមួយនៃគ្រីស្តាល់រឹងនៃសមាសធាតុអ៊ីយ៉ុង។ ថាមពលបន្ទះឈើនៃ NaCl អាចត្រូវបានប៉ាន់ស្មានដោយប្រើសមីការ Born-Haber។
ថាមពលបន្ទះឈើអាចត្រូវបានបង្ហាញជាភាពខុសគ្នានៃថាមពលសរុបរវាងអ៊ីយ៉ុងក្នុងសភាពឧស្ម័ន និងថាមពលនៅពេលដែលពួកវាត្រូវបានចងនៅក្នុងបន្ទះឈើគ្រីស្តាល់រឹង។
សម្រាប់ NaCl៖
– ថាមពលសូដ្យូមនីត្រាត៖ ΔH_sub = 107 kJ/mol
– ថាមពលអ៊ីយ៉ូដ Na៖ អ៊ីយ៉ុង ΔH = 496 kJ/mol
– ថាមពលបំបែកនៃ Cl₂៖ ΔH_diss/2 = 122 kJ/mol
– ភាពស្និទ្ធស្នាលអេឡិចត្រុងនៃ Cl: ΔH_ea = -349 kJ/mol
– ថាមពលបន្ទះឈើ (U): មិនស្គាល់ យើងត្រូវរកវា។
ពីវដ្ត Born-Haber យើងអាចសរសេរថា៖
U = ΔH_sub(Na) + ΔH_ion(Na) + ΔH_diss(Cl₂)/2 + ΔH_ea(Cl) – ទម្រង់ ΔH
ប្រសិនបើយើងដឹងថាអង់តាល់ពីនៃការបង្កើត (ΔH_form) នៃ NaCl គឺ -411 kJ/mol នោះ៖
U = (107 + 496 + 122 – 349) គីឡូជូល/ម៉ូល – (-411 គីឡូជូល/ម៉ូល)
U = 107 + 496 + 122 – 349 + 411
U ≈ 787 kJ/mol
ឧទាហរណ៍ទី 4: ក្រាហ្វនៃថាមពលសក្តានុពលទល់នឹងចម្ងាយរវាងអ៊ីយ៉ុង
៤. សំណួរ៖ គូរក្រាហ្វនៃថាមពលសក្តានុពលទល់នឹងចម្ងាយរវាងអ៊ីយ៉ុង Na⁺ និង Cl⁻ ក្នុង NaCl ហើយពន្យល់ពីអ្វីដែលកើតឡើងនៅពេលដែលចម្ងាយរវាងអ៊ីយ៉ុងទាំងពីរផ្លាស់ប្តូរ។
ចម្លើយ និងការពិភាក្សា៖
ថាមពលសក្តានុពលរវាងអ៊ីយ៉ុងពីរនៅក្នុងសមាសធាតុអ៊ីយ៉ុងអាចត្រូវបានពិពណ៌នាដោយប្រើសមីការ Coulomb៖
\[ E \propto \frac{q_1 q_2}{r} \]
ដែល \( E \) ជាថាមពលសក្តានុពល \( q_1 \) និង \( q_2 \) ជាបន្ទុកអ៊ីយ៉ុង ហើយ \( r \) ជាចម្ងាយរវាងអ៊ីយ៉ុង។ ក្រាហ្វនៃថាមពលសក្តានុពលទល់នឹងចម្ងាយរវាងអ៊ីយ៉ុងជាធម្មតាជាខ្សែកោងដែលថយចុះនៅពេលវាខិតជិតសូន្យ ហើយបន្ទាប់មកកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងនៅពេលចម្ងាយខិតជិតសូន្យ។
– ចម្ងាយធំ (r មានទំហំធំណាស់)៖ ថាមពលសក្តានុពលគឺជិតសូន្យ ពីព្រោះកម្លាំងទាក់ទាញរវាងអ៊ីយ៉ុង Na⁺ និង Cl⁻ គឺខ្សោយណាស់។
– ចម្ងាយដ៏ល្អ (ប្រហាក់ប្រហែលនឹងចម្ងាយបន្ទះគ្រីស្តាល់)៖ ថាមពលសក្តានុពលឈានដល់តម្លៃអប្បបរមារបស់វា ដែលបង្ហាញពីស្ថានភាពមានស្ថេរភាពបំផុត ដែល Na⁺ និង Cl⁻ ត្រូវបានទាក់ទាញយ៉ាងខ្លាំង ប៉ុន្តែមិនជិតពេកទេ។ នេះគឺជាចម្ងាយដែលគ្រីស្តាល់ NaCl មានស្ថេរភាពបំផុត។
– ចម្ងាយតូច (r គឺតូចណាស់)៖ ថាមពលសក្តានុពលកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំង ពីព្រោះមានកម្លាំងច្រានរវាងពពកអេឡិចត្រុងនៃអ៊ីយ៉ុងទាំងពីរ ដែលរុញពួកវាចេញពីគ្នា។
សរុបមក ចំណងអ៊ីយ៉ុងគឺជាគោលការណ៍ជាមូលដ្ឋានមួយនៅក្នុងគីមីវិទ្យា ដែលពាក់ព័ន្ធនឹងអន្តរកម្មអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចរវាងអ៊ីយ៉ុងដែលមានបន្ទុកផ្ទុយគ្នា។ ការយល់ដឹងអំពីគោលគំនិតនេះតាមរយៈប្រភេទបញ្ហាផ្សេងៗ និងដំណោះស្រាយរបស់វាជួយយើងឱ្យយល់អំពីឥរិយាបថរបស់សមាសធាតុក្រោមលក្ខខណ្ឌផ្សេងៗ។ តាមរយៈការស្ទាត់ជំនាញលើគោលគំនិតនេះ យើងអាចយល់អំពីរបៀបដែលចំណងគីមីបង្កើត និងរបៀបដែលរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ដែលយើងជួបប្រទះក្នុងជីវិតប្រចាំថ្ងៃត្រូវបានបង្កើតឡើង។
