اختر الإجابة الصحيحة من بين البدائل لتصبح الجملة صحيحة أي العناصر التالية أكبر نصف قطر الأيون الفلور الكلور البروم اليود؟
يبحث طلاب المرحلة الثانوية عن إجابة سؤال «اختر الإجابة الصحيحة من بين البدائل؛ لتصبح الجملة صحيحة: أي العناصر التالية أكبر نصف قطر الأيون؟»، والذي يتطلب معرفة اتجاه تدرج نصف القطر الأيوني في الجدول الدوري.
اختر الإجابة الصحيحة من بين البدائل لتصبح الجملة صحيحة أي العناصر التالية أكبر نصف قطر الأيون الفلور الكلور البروم اليود
تتمثل الإجابة الصحيحة في أيون اليوديد I⁻، وذلك لأنه ينتمي إلى مجموعة الهالوجينات، التي تضم الفلور والكلور والبروم واليود، ويزداد نصف القطر الذري والأيوني لعناصرها عند الانتقال من أعلى المجموعة إلى أسفلها.
ضرب الكرة بالرأس من الثبات يتطلب تحديد النقطة التي ستصل إليها الكرة قبل ضربها.. صواب أم خطأ؟
وتنتمي عناصر الفلور F والكلور Cl والبروم Br واليود I إلى المجموعة 17 في الجدول الدوري، وتعرف باسم مجموعة الهالوجينات.
وتشترك عناصر هذه المجموعة في عدد من الخصائص الكيميائية، كما تخضع لأحد الاتجاهات المهمة في الجدول الدوري، وهو زيادة نصف القطر عند الانتقال من أعلى المجموعة إلى أسفلها.
ويرتبط ذلك بزيادة عدد مستويات الطاقة الرئيسية التي تشغلها الإلكترونات، إذ يضاف مستوى طاقة جديد كلما انتقلنا إلى عنصر يقع في دورة أدنى.
لماذا يعد أيون اليوديد الأكبر؟
عند مقارنة أيونات الهالوجينات، مثل F⁻ وCl⁻ وBr⁻ وI⁻، يزداد نصف القطر الأيوني كلما اتجهنا من أعلى إلى أسفل المجموعة.
ويمتلك أيون اليوديد I⁻ أكبر نصف قطر أيوني بين هذه الأيونات، لأن اليود يقع أسفل الفلور والكلور والبروم في المجموعة 17، وبالتالي يمتلك عددا أكبر من مستويات الطاقة الرئيسية.
وتؤدي زيادة مستويات الطاقة إلى وجود الإلكترونات الخارجية على مسافة أكبر من النواة، وبالتالي يزداد حجم الأيون ونصف قطره.
تدرج نصف القطر الأيوني في الهالوجينات
يمكن ترتيب أيونات الهالوجينات من الأصغر إلى الأكبر من حيث نصف القطر الأيوني على النحو التالي:
F⁻ < Cl⁻ < Br⁻ < I⁻
وبذلك يكون أيون الفلوريد F⁻ هو الأصغر بين هذه الأيونات، بينما يمثل أيون اليوديد I⁻ أكبرها من حيث نصف القطر.
وتساعد معرفة هذا الترتيب الطلاب على حل أسئلة الاختيار من متعدد التي تعتمد على تحديد الاتجاهات الدورية للعناصر.
لماذا لا يكون الفلور هو الإجابة؟
يقع الفلور في أعلى مجموعة الهالوجينات، ولذلك يمتلك أقل عدد من مستويات الطاقة الرئيسية مقارنة بالكلور والبروم واليود.
وعلى الرغم من أن الفلوريد F⁻ يكتسب إلكترونا عند تكوين الأيون، فإن موقع الفلور في أعلى المجموعة يجعله أصغر من باقي أيونات الهالوجينات المذكورة.
لذلك لا يمثل F⁻ الإجابة الصحيحة عند المقارنة مع Cl⁻ وBr⁻ وI⁻.
لماذا لا يكون الكلور أو البروم؟
يأتي الكلور أسفل الفلور في المجموعة 17، ولذلك يكون نصف قطر أيونه Cl⁻ أكبر من نصف قطر F⁻، لكنه يظل أصغر من نصف قطر Br⁻ وI⁻.
أما البروم، فيقع أسفل الكلور، ولذلك يكون نصف قطر أيونه Br⁻ أكبر من نصف قطر Cl⁻، لكنه أصغر من نصف قطر أيون اليوديد I⁻.
ومن ثم، عند المقارنة بين الأيونات الأربعة، يكون I⁻ هو الأكبر نصف قطرا.
قاعدة مهمة لحل أسئلة نصف القطر
يجب على الطالب تذكر أن نصف القطر الذري والأيوني يزداد عموما عند الانتقال من أعلى إلى أسفل المجموعة في الجدول الدوري، نتيجة زيادة عدد مستويات الطاقة.
أما عند المقارنة بين عناصر الدورة الواحدة، فيميل نصف القطر إلى الانخفاض من اليسار إلى اليمين، نتيجة زيادة قوة جذب النواة للإلكترونات.
وبالتالي، فإن معرفة موقع العنصر في الجدول الدوري تساعد على تحديد الأيون الأكبر أو الأصغر عند وجود أكثر من اختيار في السؤال.
أسئلة مشابهة على نصف القطر الأيوني
يمكن للطلاب التدريب على أسئلة مشابهة، مثل: رتب أيونات الهالوجينات F⁻ وCl⁻ وBr⁻ وI⁻ تصاعديا من حيث نصف القطر الأيوني.
كما يمكن أن يأتي السؤال في صورة مقارنة بين أيونين من المجموعة نفسها، ويطلب تحديد الأيون الأكبر نصف قطرا، وفي هذه الحالة يتم النظر إلى موقع العنصرين داخل المجموعة؛ فالعنصر الموجود أسفل المجموعة يمتلك عادة نصف قطر أيوني أكبر.
وقد يطلب السؤال أيضا تفسير سبب زيادة نصف القطر الأيوني عند الانتقال من أعلى إلى أسفل المجموعة، وتكون الإجابة مرتبطة بزيادة عدد مستويات الطاقة الرئيسية وبعد الإلكترونات الخارجية عن النواة.
الإجابة الصحيحة
الإجابة الصحيحة: أيون اليوديد I⁻.
ويرجع ذلك إلى أن اليود يقع أسفل عناصر الفلور والكلور والبروم في المجموعة 17، ومع الاتجاه إلى أسفل المجموعة يزداد عدد مستويات الطاقة، وبالتالي يزداد نصف القطر الأيوني.
