كيفية كتابة الصيغة الكيميائية للمركبات الأيونية والتساهمية

تُعد الصيغة الكيميائية الأساس الذي يُبنى عليه فهم التركيب الدقيق للمركبات المختلفة. يوفر هذا المنشور دليلاً تفصيلياً وواضحاً لكيفية كتابة الصيغ الكيميائية لنوعين رئيسيين من المركبات: المركبات الأيونية والمركبات التساهمية (الجزيئية). بالنسبة للمركبات الأيونية، نعتمد على مبدأ تبادل التكافؤات لضمان التعادل الكهربائي وموازنة شحنة الكاتيون الموجب مع شحنة الأنيون السالب، مع إيلاء اهتمام خاص لآلية استخدام الأقواس مع الأيونات المتعددة الذرات.

على النقيض، تتطلب كتابة صيغ المركبات التساهمية (التي تتكون غالباً من لا فلزات) اتباع قواعد التسمية النظامية التي تعتمد مباشرة على البادئات العددية الواردة في الاسم، مثل "ثاني" و"خامس". سيشرح المنشور قاعدة الترتيب الصحيحة لهذه المركبات بناءً على الكهروسالبية، مقدماً أمثلة بصرية مبسطة لكلتا الآليتين لتمكين القارئ من استنتاج الصيغة الكيميائية بدقة واحترافية.

كتابة الصيغة الكيميائية للمركبات الأيونية

لكتابة الصيغة الكيميائية لمركب أيوني، يجب اتباع عدة خطوات بسيطة:

• اكتب الرموز: ابدأ بكتابة رمز الكاتيون (الأيون الموجب، وعادة ما يكون فلزًا) أولاً، يليه رمز الأنيون (الأيون السالب، وعادة ما يكون لافلزًا أو مجموعة أيونية) [2]. ⚛️
• اكتب التكافؤات (الشحنات): اكتب قيمة الشحنة أو التكافؤ (عدد الإلكترونات المفقودة أو المكتسبة) أسفل كل رمز. تذكر أن بعض العناصر الانتقالية قد يكون لها أكثر من تكافؤ.
• تبادل التكافؤات: قم بتبديل أرقام التكافؤ بين الأيونين. يصبح تكافؤ الكاتيون هو عدد ذرات الأنيون، وتكافؤ الأنيون هو عدد ذرات الكاتيون. هذا التبادل يضمن أن الشحنة الكلية للمركب تكون صفرًا [1]. ⚖️
• التبسيط: إذا كان هناك قاسم مشترك بين الأرقام بعد التبادل، قم بتبسيطهما للحصول على أبسط نسبة عددية صحيحة. على سبيل المثال، إذا كانت الأرقام 2 و 4، تصبح 1 و 2.
• الصيغة النهائية: اكتب الصيغة النهائية مع الأرقام الجديدة كأرقام سفلية (subscripts) بجانب الرموز. لا تُكتب الأرقام السفلية التي تساوي 1. إذا كانت هناك مجموعة أيونية (مثل NO₃⁻ أو SO₄²⁻)، وعدد ذراتها أكثر من 1، يجب وضعها بين قوسين قبل كتابة الرقم السفلي.

أمثلة على كيفية كتابة الصيغة الأيونية

تُطبَّق هذه الخطوات نفسها على جميع المركبات الأيونية مهما اختلفت ذراتها أو شحناتها. وفي الأمثلة التالية سنبدأ بحالات بسيطة ذات تكافؤ أحادي، ثم ننتقل تدريجيًا إلى مركبات ذات تكافؤات مختلفة، لنوضح كيف يؤدي اختلاف الشحنات إلى ظهور الأرقام السفلية عند كتابة الصيغة الكيميائية.

مثال كلوريد الصوديوم

نبدأ بمثال بسيط جداً يُظهر الفكرة في أوضح صورها. يحتوي الصوديوم على شحنة موجبة واحدة ($\ce{Na^+}$)، بينما يحمل الكلور شحنة سالبة واحدة ($\ce{Cl^-}$). عند اتحاد الأيونين، تتساوى الشحنتان ويتكون مركب متعادل كهربائيًا مباشرة دون الحاجة لأي تبادل أو تبسيط:

مثال أكسيد المغنيسيوم

في المثال التالي، نلاحظ أن كلاً من المغنيسيوم ($\ce{Mg^{2+}}$) والأكسجين ($\ce{O^{2-}}$) يمتلكان شحنة مقدارها 2 ولكن بعلامتين مختلفتين. نتيجة لذلك، تتعادل الشحنتان مباشرة مثل المثال السابق، ولكن يظهر هنا مفهوم التبسيط عند كتابة الأرقام:

مثال كلوريد الكالسيوم

أما في حالة كلوريد الكالسيوم، فإن الكالسيوم يحمل شحنة موجبة مقدارها 2 ($\ce{Ca^{2+}}$)، بينما يحمل الكلور شحنة سالبة مقدارها 1 ($\ce{Cl^-}$). هنا لا تتساوى الشحنتان، لذلك نطبق خطوة تبادل التكافؤات للحصول على نسبة عددية تجعل الشحنة الكلية للمركب تساوي صفرًا:

مثال أكسيد الألومنيوم

يتضح أثر التبادل أكثر عندما تكون الشحنات مختلفة وغير قابلة للتبسيط مباشرة. فالألومنيوم يحمل شحنة موجبة مقدارها 3 ($\ce{Al^{3+}}$)، بينما يحمل الأكسجين شحنة سالبة مقدارها 2 ($\ce{O^{2-}}$). يؤدي تبادل التكافؤات إلى الحصول على الصيغة النهائية:

مثال نيتريد المغنيسيوم

وأخيرًا، في نيتريد المغنيسيوم، نلاحظ الحالة المعاكسة تقريبًا. فالمغنيسيوم يحمل شحنة موجبة مقدارها 2 ($\ce{Mg^{2+}}$)، بينما يحمل النيتروجين شحنة سالبة مقدارها 3 ($\ce{N^{3-}}$). وبعد تبادل التكافؤات نحصل على الصيغة:

كتابة الصيغة الكيميائية للمركبات ذات الأيونات المتعددة الذرات

عند التعامل مع الأيونات المتعددة الذرات (مثل \(\ce{NO3^-}\)، \(\ce{SO4^{2-}}\)، \(\ce{CO3^{2-}}\)، \(\ce{OH^-}\)) فإننا نطبق نفس خطوات كتابة الصيغة كما في المركبات الثنائية تمامًا. الفارق الوحيد هو أنه إذا تكرر الأيون المتعدد الذرات في الصيغة النهائية، يجب وضعه بين قوسين قبل كتابة الرقم السفلي [3].

تنبيه! يجب عدم الخلط بين الأرقام السفلية الخاصة ب الأيون والتي هي جزء منه وبين أرقام التكافؤات.

مثال — نترات الصوديوم (\(\ce{NaNO3}\))

الصوديوم يحمل شحنة موجبة واحدة \(\ce{Na^+}\) وأيون النترات يحمل شحنة سالبة واحدة \(\ce{NO3^-}\). النسبة 1:1 مباشرة → الصيغة: \(\ce{NaNO3}\).

مثال — كربونات الكالسيوم (\(\ce{CaCO3}\))

الكالسيوم: \(\ce{Ca^{2+}}\) أيون الكربونات: \(\ce{CO3^{2-}}\). الشحنتان متساويتان (2 و 2) → الصيغة بعد التبسيط: \(\ce{CaCO3}\).

مثال — كبريتات الحديد الثلاثي (\(\ce{Fe2(SO4)3}\))

أيون الحديد الثلاثي: \(\ce{Fe^{3+}}\) أيون الكبريتات: \(\ce{SO4^{2-}}\). التبادل يعطي النسبة 2:3 → الصيغة: \(\ce{Fe2(SO4)3}\).

مثال — كبريتات الأمونيوم (\(\ce{(NH4)2SO4}\))

أيون الأمونيوم: \(\ce{NH4+}\) أيون الكبريتات: \(\ce{SO4^{2-}}\). بعد التبادل نحصل على النسبة 2:1، ولكن لأن \(\ce{SO4}\) مجموعة أيونية متعددة الذرات، يجب وضعها بين قوسين: الصيغة النهائية: \(\ce{(NH4)2SO4}\).

ملاحظة: الأقواس لا تُكتب إلا عند تكرار المجموعة الأيونية. إذا لم تتكرر المجموعة، فلا حاجة لكتابتها بين أقواس.

كتابة الصيغة الكيميائية للمركبات التساهمية (الجزيئية)

تتكون المركبات التساهمية عادةً من عنصرين لا فلزيين. على عكس المركبات الأيونية التي تعتمد على موازنة الشحنات، تعتمد الصيغة في المركبات التساهمية مباشرةً على الاسم الوصفي لها (البادئات).

1. القاعدة الأساسية: الاعتماد على البادئات (الأرقام)

لكتابة الصيغة الكيميائية لمركب تساهمي من اسمه، اتبع الخطوات التالية:

• تحديد الرموز والترتيب: يُكتب رمز العنصر الأقل كهروسالبية أولاً (المذكور ببادئة "أحادي، ثنائي...")، يليه رمز العنصر الأكثر كهروسالبية (المذكور ببادئة "أول، ثاني...") ثانيًا.
• تحديد الأرقام السفلية: استخدم البادئات المذكورة في الاسم لتحديد عدد ذرات كل عنصر، واكتب هذا العدد كرقم سفلي (Subscript) إلى يمين رمز العنصر.

جدول البادئات في التسمية العربية

عدد الذرات	بادئات العنصر الأول (الأكثر كهروسالبية)	بادئات العنصر الثاني (الأقل كهروسالبية)
1	أول (أحادي)	أحادي (أو يُحذف)
2	ثاني	ثنائي
3	ثالث	ثلاثي
4	رابع	رباعي
5	خامس	خماسي

ملاحظة هامة (التكافؤات): لا يُستخدم التبادل التكافؤي كقاعدة أساسية هنا، ولكن يمكن استخدام عدد الروابط التساهمية المتوقعة لكل ذرة (التكافؤ التساهمي) كأداة للتحقق أو التنبؤ بالصيغ البسيطة التي تتبع قاعدة الثماني. ومع ذلك، تبقى البادئات هي المصدر الوحيد لكتابة الصيغة من الاسم مباشرةً.

ملخص خصائص المركبات التساهمية

الخاصية	الوصف
نوع العناصر	لافلز + لافلز (غالبًا)
طريقة الترابط	مشاركة أزواج إلكترونات (روابط تساهمية)
كيفية تحديد الصيغة	بالاعتماد المباشر على البادئات في الاسم الوصفي.
قاعدة الموضع	العنصر الأقل كهروسالبية يُكتب يسارًا، والأكثر كهروسالبية يمينًا.

مثال / كتابة الصيغة الكيميائية لثاني أكسيد الكربون

لكتابة الصيغة الكيميائية لـ ثاني أكسيد الكربون ($\text{CO}_2$):

1. العنصر الثاني (الأقل كهروسالبية): الكربون ($\text{C}$)، لا توجد بادئة، أي ذرة واحدة (1).
2. العنصر الأول (الأكثر كهروسالبية): الأكسيد ($\text{O}$)، البادئة "ثاني"، أي ذرتان (2).
3. يُكتب الكربون أولاً يليه الأكسجين: $\text{CO}_2$

   

مثال / كتابة الصيغة الكيميائية لخامس أكسيد ثنائي الفوسفور

لكتابة الصيغة الكيميائية لـ خامس أكسيد ثنائي الفوسفور ($\text{P}_2\text{O}_5$):

1. العنصر الثاني (الأقل كهروسالبية): الفوسفور ($\text{P}$)، البادئة "ثنائي"، أي ذرتان (2).
2. العنصر الأول (الأكثر كهروسالبية): الأكسيد ($\text{O}$)، البادئة "خامس"، أي خمس ذرات (5).
3. يُكتب الفوسفور أولاً لأنه أقل كهروسالبية، ثم الأكسجين: $\text{P}_2\text{O}_5$.

   

❗ تنبيه حول الترتيب اللغوي والتسمية الموحدة:

التسمية القياسية والموحدة للمركبات التساهمية باللغة العربية تتبع قاعدة **"المُضاف والمُضاف إليه"** (مثل: ثاني أكسيد الكربون أو ثالث فلوريد النيتروجين)، حيث يُذكر العنصر الأكثر كهروسالبية أولاً في الاسم اللفظي. هذه الصيغة هي الأكثر شيوعاً وتوحيداً في المراجع الأكاديمية العربية، وهي المفضلة للامتثال لقواعد IUPAC المترجمة.

على الرغم من أن صيغاً مثل **"كربون ثنائي الأكسيد"** قد لا تكون خاطئة نحويًا وتُستخدم أحياناً كترجمة حرفية للإنجليزية (لتشابهها مع صيغ مثل "سيارة رباعية الدفع")، إلا أنه **يجب الالتزام** بالصيغة القياسية ("ثاني أكسيد الكربون") لتجنب الالتباس وضمان التوحيد الأكاديمي.

 اقرأ أيضاً: الصيغة الكيميائية العضوية: تعريفها وأنواعها مع أمثلة تطبيقية

عرض قائمة المصادر والمراجع 📖

1. قواعد التسمية الكيميائية غير العضوية (IUPAC): المرجعية الأساسية لتحديد قواعد كتابة الصيغ الكيميائية للمركبات الأيونية والتساهمية. تدعم قاعدة الترتيب حسب الكهروسالبية.

2. Nagwa Classes. شارح الدرس: أنواع الروابط الكيميائية والصيغ الكيميائية. (تدعم مفاهيم التعادل الكهربائي في المركبات الأيونية وقاعدة الثماني). [1]

3. Amazon AWS. صيغ المركبات الأيونية وأسمائها (عرض تقديمي). (تدعم خطوات كتابة الصيغ الأيونية بالتفصيل: رمز الكاتيون أولاً، كتابة التكافؤ، وتبادل التكافؤات). [2]

4. YouTube Channel: كتابة صيغ المركبات الأيونية. (يدعم الأمثلة التوضيحية لمركبات أيونية ثنائية ومتعددة الذرات ويؤكد على أهمية الأقواس). [3]

5. YouTube Channel: الدرس الثاني (4-2): الصيغ الكيميائية. (يدعم قواعد التسمية التساهمية والاعتماد على البادئات وتوضيح الفرق في التعامل مع الأيونية والتساهمية).