בין אטומים יכולים להיות סוגים שונים של קשרים. אחד הקשרים נקרא קשר יוני או אלקטרוסטטי. קשר כזה נוצר בין שני יונים בעלי מטען שווה ונגדי. המטען החשמלי של האטום נקבע על פי כמות האלקטרונים שחגים סביבו ביחס לכמות הפרוטונים שבגרעין שלו. כל פרוטון נותן מטען חיובי אחד, בעוד שכל אלקטרון נותן מטען שלילי אחד. כאשר יש מספר שווה של פרוטונים ואלקטרונים מטען האטום הוא אפס. עודף של אלקטרונים נותן מטען שלילי וחוסר נותן מטען חיובי. אטום טעון נקרא יון. כאשר יון חיובי (קטיון) ויון שלילי (אניון) מתקרבים זה אל זה המשיכה החשמלית בינהם גורמת להם להתקרב ולמעשה להקשר בקשר הנקרא קשר יוני. חוזק הקשר תלוי במאפייני היונים (גודלם ומטענם). מהות הקשר היא למעשה משיכה חשמלית בין היונים השואפת לאזן את המטענים החשמלים של שניהם. דוגמא מוכרת להפרת קשר כזה היא המסת מלח במים בה מולקולות המים נכנסות בין היונים ומאזנות בעצמן את מטענם. הסרטון שלפנינו מתאר כיצד נוצר קשר יוני.

מאת: ארז גרטי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

21 תגובות

  • ציון

    מכשירי יונים שליליים

    בהמון מקורות (של מוכרי מכשירים לטיהור אוויר בעיקר...) יש הגדרה שיונים
    שליליים נוצרים בטבע כמולקולת אוויר אשר התפרקה כתוצאה מאור השמש, מקרינה ומתנועת אוויר ומים. לכן הם טוענים באורח החיים המודרני והצפוף, עם מכשירי חשמל רבים וכולי - מספר היונים החיוביים גדול, דבר שיש לו השפעה שלילית על בריאות האדם, כגון עייפות ועוד.
    מסיבה זו, הם טוענים שמכשירים מטהרי אוויר ומפיצי יונים שליליים חשובים ומיטיבים עם בריאות האדם.
    אשמח להתייחסותך לנושא. תודה מראש

  • נוי

    יש הגדרה יותר קצרה ופשוטה

    יש הגדרה יותר קצרה ופשוטה להבנה לקשר יוני?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    בקצרה

    קשר יוני -
    קשר שנוצר במשיכה חשמלית בין יונים, כלומר בין אטומים (או מולקולות) בעלי מטען חשמלי. ה'קשר' נוצר בגלל שמטען חשמלי חיובי נמשך למטען חשמלי שלילי (פלוס מושך מינוס) ולהפך.
    יון שלילי נוצר על ידי תוספת של אלקטרון (או יותר), ויון חיובי נוצר על ידי איבוד של אלקטרון (או יותר).

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • אוהד

    קשר יוני

    כיצד נוצר קשר יוני?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןארז גרטי

    תשובה

    מתוך הכתבה:
    קשר כזה נוצר בין שני יונים בעלי מטען שווה ונגדי. המטען החשמלי של האטום נקבע על פי כמות האלקטרונים שחגים סביבו ביחס לכמות הפרוטונים שבגרעין שלו. כל פרוטון נותן מטען חיובי אחד, בעוד שכל אלקטרון נותן מטען שלילי אחד. כאשר יש מספר שווה של פרוטונים ואלקטרונים מטען האטום הוא אפס. עודף של אלקטרונים נותן מטען שלילי וחוסר נותן מטען חיובי. אטום טעון נקרא יון. כאשר יון חיובי (קטיון) ויון שלילי (אניון) מתקרבים זה אל זה המשיכה החשמלית בינהם גורמת להם להתקרב ולמעשה להקשר בקשר הנקרא קשר יוני. חוזק הקשר תלוי במאפייני היונים (גודלם ומטענם). מהות הקשר היא למעשה משיכה חשמלית בין היונים השואפת לאזן את המטענים החשמלים של שניהם. דוגמא מוכרת להפרת קשר כזה היא המסת מלח במים בה מולקולות המים נכנסות בין היונים ומאזנות בעצמן את מטענם. הסרטון שלפנינו מתאר כיצד נוצר קשר יוני.

  • נביה

    קשר יוני

    אני מבין שקשר יוני הינו משיכה בין שני יונים מנוגדים,אבל שאלה שלי,מה זאת אומר משיכה בין יון חיובי לשלילי?האם משיכה של הפרוטונים(של היון החיובי) עם האלקטרונים(של היון השליל)?
    או כמו הקשר הקוולנטי,פרוטונים של אטום אחד מושכות את האלקטרונים של האטום השני והפרוטונים של היון השני מושכות את האלקטרונים של האטום הראשון?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןארז גרטי

    תשובה

    הי
    להלן תשובתו של נתנאל ארמן מהמחלקה לנוירוביולוגיה:
    "הרעיון הבסיסי הוא כזה:
    בקשר יוני, יש משיכה חשמלית בין שני אטומים שאחד מהם טעון שלילית ואחד טעון חיובית. יון טעון שלילית, כלומר, מספר האלקטרונים שבו גדול ממספר הפרוטונים. ולכן סך הכל יש יותר מטענים שליליים מחיוביים. ויון חיובי, כלומר יש יותר פרוטונים מאלקטרונים.
    באופן כללי יונים טעונים אינם יציבים בטבע, אבל כאשר הם יוצרים קשר, ומתחברים אחד לשני, הם מאזנים אחד את השני ולכן זהו מצב יציב.
    באופן בסיסי, קשר יוני שבין שני יונים מבוסס על משיכה חשמלית אלקטרוסטטית. הסיבה לכך הוא שיש אטום שיחסית קל לו לוותר על האלקטרון שלו (ולהיות טעון חיובית), ואטום שיחסית קל לו לקבל אלקטרון (ולהיות טעון שלילית).

    לעומת זאת, קשר קוולנטי מבוסס אל שיתוף של שני אלקטרונים שבין שני אטומים נייטרלים. בקשר הקוולנטי שני האטומים נחשבים נייטרלים מבחינה חשמלית, והאלקטרונים שיוצרים את הקשר משותפים לשניהם.

    נקודה שחשוב להבהיר היא הבאה:
    הפרוטונים של האטום מושכים את האלקטרונים של אותו אטום, כי הם יחסית קרובים. כאשר אנחנו אומרים שלאטום יש מטען, אנחנו מתכוונים לסך הכל של האטום (פרוטונים + אלקטרונים) , והאטום כולו יוצר אינטראקציה עם האטום האחר. זאת בגלל שמבחינת מרחקים, נכון להסתכל על האטום, ביחס לאטום אחר, כ"גוש" אחד. כלומר כל אטום ביחס לעצמו יוצר אינטראקציות בין פרוטונים לאלקטרונים, אבל ביחס לאטום אחר אנחנו מסתכלים על כל האטום כיחידה אחת."

  • נביה

    קשר יוני או מתכתי

    תודה על התשובה,יש לי עוד שאלה ,איזה קשר יותר חזק מתכתי או יוני? ואם זה יוני
    למה לברזל טמפ' היתוך גבוהה יותר?

  • נביה

    למה לברזל טמפ' היתוך גבוהה יותר ממלח בישול (חומר יוני)

    למה לברזל טמפ' היתוך גבוהה יותר ממלח בישול (חומר יוני)?****

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    החיים יותר אפורים משחור ולבן

    היי נביה
    באופן כללי, קשר יוני חזק במעט מקשר מתכתי, ולכן באופן כללי – טמפרטורות ההיתוך של חומרים יוניים גבוהות משל מתכות. אבל זה לא איזה 'חוק טבע', זה לא 'שחור ולבן' – כלומר שלכל חומר יוני בטבע תמיד תהייה טמפרטורת היתוך גבוהה יותר מלכל מתכת.
    (אגב – זה נכון לרוב הכללים, כמעט תמיד אפשר למצוא חריגים)
    אפשר למצוא הרבה מתכות שטמפרטורת ההיתוך שלהם גבוהה מהרבה חומרים יוניים – פשוט כי אצלם הקשר המתכתי חזק יותר מהקשר היוני (עוצמת הקשר נקבעת על ידי רדיוס היונים ומטענם החשמלי). למעשה אם תסתכל בטמפרטורות היתוך של רוב מתכות המעבר – היא גבוהה משל מלח בישול. אבל אם תבחר חומר יוני אחר כמו אלומינה – אז המצב הפוך. כאמור כוח יוני חזק במעט מכוח חשמלי, ולכן יש הרבה יוצאים מהכלל, הרבה 'אפורים'.
    אפשר אפילו למצוא חומרים מולקולריים, שלהם באופן כללי כוחות משיכה חלשים מאוד, בעלי טמפרטורת היתוך גבוהה יותר מחלק מהמתכות, ואפילו משל חומרים יוניים מסויימים, ואין עם כך כל בעיה.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • נביה

    תודה רבה

    עוד שאלה,האם קשרי מימן זה סוג של חפיפה (מעטה-לא כמו קשר קוולנטי) בין האורביטלים?
    אני שואל את זה כי שמעתי,שכלור(Cl) לא עושה קשרי מימן בגלל הגודל שלו -החפיפה לא תהיה טובה עם האורביטל של המימן,האם זה נכון?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    הסבר נפוץ ושגוי

    היי נביה
    זהו הסבר נפוץ - אך שגוי. חישובים מראים שלמעשה בין מימן לכלור ישנה חפיפה גדולה עוד יותר, ראה מאמר שלם על הנושא הזה בדיוק שנכתב בשנה שעברה:
    http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed5005905

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • נביה

    קשרי מימן

    תודה רבה;קראתי את המאמר,אז מבין שכלור וברום החפיפה שם בין האורביטלם גדולה יותר,וקשרי מימן בכלור וברום חזקים יותר מפלור(F) ?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    לא

    לא! העובדה היא שקשרי מימין קיימים רק בין מימן הקשור ל O, F או N במולקולה אחת, לבין N, O או F בבמולקולה שכנה, ולא קיימים בין כלל בכלור וברום. יש המסבירים עובדה זו בגלל חפיפה של אורביטלים, אולם המאמר הנ"ל מראה כי בכלור החפיפה גדולה יותר - ומכאן כי ההסבר של חפיפת האורביטלים כהסבר לקשרי מימן הוא שגוי (ולא כי בכלור יש יותר קשרי מימן בהשוואה לפלואור. כלור לא יוצר כלל קשרי מימן).

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • נביה

    אז למה כלור לא עושה קשריי

    אז למה כלור לא עושה קשריי מימן ?

  • מטי

    יונים

    האם קשר יוני נוצר רק בתמיסה מימית?
    תודה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאיתן אוקסנברג

    תשובה

    שלום מטי,

    קשר יוני לא נוצר או מתקיים רק בתמיסה מימית, למעשה רוב הקשרים היוניים, בריכוזים נמוכים, יתפרקו בסביבה מימית ליון חיובי ויון שלילי.

    ניקח כדוגמה את מלח הבישול NaCl. בגוש מלח מוצק הקשרים הכימיים הם קשרים יונים בין אטומי הכלור והנתרן. אם נכניס מעט מלח בישול למים, הקשרים היוניים יתפרקו והמלח יתמוסס כך שבתמיסה יהיו יונים שליליים חופשיים של כלור ויונים חופשיים חיוביים של נתרן.

    אני מקווה שקיבלת את כל המידע שחיפשת, אם עדיין יש משהו לא ברור, אתה מוזמן להמשיך ולשאול.

  • רותי כהן

    קשר יוני ותגובת חימצון-חיזור

    שלום,

    גם בקשר יוני וגם בתגובת חימצון חיזור עוסקים במסירה של אלקטרונים מיסוד אחד ליסוד שני.
    בשני המקרים נותנים את אותן דוגמאות של יצירת מלח- אז מה בעצם ההבדל? מדובר שני דברים דומים המוגדרים אחרת או שפיספסתי משהו...

    רותי

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאיתן אוקסנברג

    תשובה

    שלום,

    כעקרון ניתן להתייחס לכל עולם הכימיה כתהליכים שעוסקים במעבר אלקטרונים, אז הבלבול מאוד מובן.

    כאשר מדובר על קשר כימי בתרכובות מדובר על קשר קוולנטי בו אלקטרונים משותפים בין האטומים ובין קשר יוני בו המשיכה בין מטען חיובי של אטום אחד למטען שלילי של אטום אחר יוצרים את הקשר היוני.
    הסרטון מעט מטעה, אמנם נתרן צריך למסור אלקטרון כדי להפוך ליון חיובי וכלור צריך לקבל אלקטרון כדי להפוך ליון שלילי, אבל זה לא נכון שאטום של נתרן מוסר ישירות את האלקטרון שלו לאטום הכלור.
    במידה וקיימים שני היונים המדוברים בסביבה כימית מתאימה, אזי יון חיובי של נתרן ימשך ליון שלילי של כלור ליצירת קשר יוני.

    למעשה התהליך בו ימסור אטום נתרן אלקטרון ויהפוך ליון חיובי הוא תהליך חיזור.
    התהליך בו יקבל אטום כלור אלקטרון ויהפוך ליון שלילי הוא תהליך חמצון.

    הקשר שיווצר בין יון כלור שלילי ליון נתרן חיובי לקבלת נתרן כלורי יהיה קשר יוני.

    מקווה שזה עזר לך,
    במידה ויש משהו שעדיין לא ברור לחלוטין, את מוזמנת לשאול.
    חג שמח

  • רותי כהן

    הבהרה נוספת לגבי חימצון חיזור וקשר יוני

    ברור לי כי הקשר היוני נוצר כתוצאה מהמשיכה בין המטענים השונים.
    אבל לא ברור לי כיצד נוצרו המטענים מלכתחילה...האם הנתרן לא "מאבד" את האלקטרון שלו כתוצאה ממפגש עם יסוד הכלור ה"מושך" אליו אליו את האלקטרון של הנתרן, הבודד באורביטל?
    נתרן קיים באופן טבעי בטבע ללא יצירת יונים, נכון?
    תודה,
    רותי

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאיתן אוקסנברג

    תשובה

    שלום רותי,
    נתרן כמתכת לא קיים בטבע, הוא קיים כתרכובות או מלחים. למתכות מהטור הראשון יש נטיה מאוד חזקה למסור אלקטרונים, מגע של נתרן אפילו עם אויר או מים יניע תגובה כימית.
    חשוב לנסות לראות את התמונה בכללותה, כשמדובר במלחים מדובר בחומרים שמתמוססים במים לקבלת יון חיובי ויון שלילי. ופעמים רבות כך נוצרים המלחים ממפגש של יסודות כבר במצב היוני שלהם. לא מדובר בהעברה ישירה של האלקטרון מהנתרן לכלור, אלא מפגש של יוני כלור ויוני נתרן. היונים האלו הם תוצאה של תהליכים אחרים כמו למשל המסה במים.