สารประกอบไอออนิก ( Ionic Compounds ) หมายถึง สารประกอบที่ประกอบด้วยธาตุโลหะและธาตุอโลหะ ธาตุที่เป็นโลหะเป็นไอออนบวก ส่วนธาตุที่เป็นอโลหะเป็นไอออนลบ ยึดกันด้วยแรงดึงดูดระหว่างประจุไฟฟ้า เรียกว่า พันธะไอออนิก

          พันธะไอออนิก ( Ionic bond )   เป็นแรงยึดเหนี่ยวที่เกิดในสารประกอบที่เกิดขึ้นระหว่าง 2 อะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีต่างกันมาก โลหะส่วนใหญ่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีต่ำจึงเสียอิเล็กตรอนให้แก่อะตอมของอโลหะซึ่งมีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูง และทำให้อิเล็กตรอนที่อยู่รอบ ๆ อะตอมครบ 8 ( octat rule ) โลหะกลายเป็นไอออนบวก และอโลหะกลายเป็นไอออนลบตามลำดับ เกิดแรงดึงดูดทางไฟฟ้าระหว่างไอออนบวกและไอออนลบ และเกิดเป็นโมเลกุลขึ้น โดยแรงดึงดูดจะแปรผันโดยตรงกับจำนวนประจุบวกและลบของไอออนทั้งสองที่ยึดติดกัน ดังนั้นค่าประจุยิ่งมาก แรงดึงดูดยิ่งมาก พันธะยิ่งแข็งแรง และแรงดึงดูดจะแปรผกผันกับระยะทางระหว่างไอออนทั้งสอง ไอออนบวกและไอออนลบอยู่ห่างกันมาก แรงดึงดูดจะน้อยลง

ภาพที่ 1 แสดงโครงสร้างผลึกของ Nacl (สารประกอบไอออนิกชนิดหนึ่ง)
ที่มา : https://pixabay.com, TPHeinz

หลักการเขียนสูตรสารประกอบไอออนิก

1. พิจารณาว่าสารประกอบนั้นประกอบด้วยธาตุชนิดใด

• ธาตุโลหะหมู่ 1-12 มักเป็นไอออนบวก

• ธาตุอโลหะหมู่ 16-17 มักเป็นไอออนลบ

• ธาตุในหมู่ 13-15 อาจเป็นไอออนลบหรือไอออนบวกก็ได้ขึ้นอยู่กับชนิดของสาร

• ไอออนบวกหรือไอออนลบ อาจเป็น ไอออนของธาตุเดี่ยว เช่น Na⁺, Br^-, Mg²⁺, Cl^- หรือกลุ่มอะตอมก็ได้ เช่น NH₄⁺, NO₃^-

ภาพที่ 2 แสดงธาตุในหมู่และคาบต่าง ๆ
ที่มา : https://th.wikipedia.org/wiki/ตารางธาตุ

2. เขียนสัญลักษณ์ของธาตุหรือกลุ่มอะตอมที่เป็นไอออนบวก ตามด้วยสัญลักษณ์ของธาตุหรือกลุ่มอะตอมที่เป็นไอออนลบเสมอ โดยเขียนไอออนบวกและลบติดกัน และไม่ต้องเขียนแสดงประจุของไอออน เช่น KBr, BaCl₂, NH₄NO₃, NaCl

3. พิจารณาประจุของไอออนบวกและไอออนลบ โดยประจุรวมของสารประกอบต้องเป็น “ศูนย์” โดยห้อยท้ายสัญลักษณ์ของสัดส่วนไอออนบวกและไอออนลบที่ทำให้ประจุรวมเป็นศูนย์ด้วยเลขอาระบิก

          ตัวอย่างเช่น แมกนีเซียมคลอไรด์ ( Magnesium Chloride ) ประกอบด้วยธาตุแมกนีเซียม ( Mg ) และ คลอรีน ( Cl ) ไอออนแมกนีเซียมมีประจุ +2 ไอออนของคลอไรด์มีประจุ -1 และผลรวมของประจุจะต้องเป็นศูนย์ ดังนั้น สัดส่วน แมกนีเซียม : คลอไรด์ คือ 1 : 2  เพราะฉะนั้นสูตรของแมกนีเซียมคลอไรด์ คือ MgCl₂

หลักการเรียกชื่อสารประกอบไอออนิก

1. เรียกชื่อไอออนบวกตามด้วยไอออนลบ

2. เรียกไออนบวกที่เป็นไอออนของอะตอมเดี่ยวตามชื่อของธาตุนั้น เช่น Ca²⁺ อ่านว่า แคลเซียม

Na⁺ อ่านว่า โซเดียม  Al³⁺ อ่านว่า อลูมิเนียม  H⁺ อ่านว่า ไฮโดรเจน  Ag⁺ อ่านว่า ซิลเวอร์ เป็นต้น

3. ไอออนบวกของโลหะทรานสิชันที่มีเลขออกซิเดชันหลายค่า จะเขียนชื่อธาตุ ตามด้วยเลขออกซิเดชันเป็นเลขโรมันในเครื่องหมายวงเล็บ และให้เรียกชื่อด้วยภาษากรีก ( ถ้ามี ) แล้วลงท้ายไอออนที่มีเลขออกซิเดชันมากด้วย “อิก ( - ic )” และลงท้ายไอออนที่มีเลขออกซิเดชันน้อยด้วย “อัส ( - ous )” เช่น

ตัวอย่างที่ 1          

          Fe มีชื่อภาษากรีก คือ เฟอร์รัม ( Ferrum ) มีเลขออกซิเดชัน 2 ค่า คือ +2 และ +3

          Fe (II) หรือ iron (II)  เรียกว่า เฟอร์รัส ( ferrous )

    ส่วน Fe (III) หรือ iron (III)  เรียกว่า เฟอร์ริก ( ferric )

ตัวอย่างที่ 2   

          Hg  มีเลขออกซิเดชัน 2 ค่า คือ +1 และ +2

          Hg (I) หรือ mercury (I)  เรียกว่า เมอร์คิวรัส ( mercurous )

    ส่วน Hg (II) หรือ mercury (II)  เรียกว่า เมอร์คิวริก ( mercurous )

4. เรียกไอออนบวกที่มาจากกลุ่มอะตอมหรือโมเลกุลคล้ายชื่อเดิม แต่งท้ายสียงด้วย “เนียม ( - nium )” เช่น NH₄⁺  เรียกว่า แอมโมเนียม      PH₄⁺   เรียกว่า ฟอสโฟเนียม เป็นต้น

5. ไอออนลบส่วนใหญ่เรียกชื่อโดยเปลี่ยนท้ายชื่อภาษาอังกฤษเป็น “-ไอด์ ( - ide )” หรือบางชนิดเป็น “ –เอต ( - ate )” ตัวอย่างเช่น

               H^-   เรียกว่า ไฮไดรด์ / hydride                                 F^-   เรียกว่า ฟลูออไรด์ / fluoride

               Cl^-   เรียกว่า คลอไรด์ / Chloride                              Br^-   เรียกว่า โบรไมด์ / bromide

               I^-   เรียกว่า ไอโอไดด์ / iodide                                  P ^3-   เรียกว่า ฟอสไฟด์ / phosphide

              SCN^- เรียกว่า ไทโอไซยาเนต / thiocyanate             NO₃^-  เรียกว่า ไนเทรต / nitrate

              NCS^- เรียกว่า ไอโซไทโอไซยาเนต / isothiocyanate    NO₂^-  เรียกว่า ไนไทรต์ / nitrite

ตัวอย่างการเรียกชื่อสารประกอบไอออนิกบางชนิด

               NaCl         โซเดียมคลอไรด์

               BaBr₂        แบเรียมโบรไมด์

               KMnO₄      โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต

               CaC₂O₄     แคลเซียมออกซาเลต

               NaHCO₃    โซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต หรือ โซเดียมไบคาร์บอเนต

              (NH₄)₂SO₄  แอมโมเนียมซัลเฟต

              Co (NO₃)₃  โคบอลต์ (III) ไนเทรต

              Co (NO₃)₂  โคบอลต์ (II) ไนเทรต

              Fe₂O₃       เฟอร์ริกออกไซด์ หรือ เหล็ก (III) ออกไซด์

สมบัติสารประกอบไอออนิก

1. เมื่อเป็นของแข็งสามารถนำไฟฟ้าได้น้อยมาก แต่การนำไฟฟ้าจะดีขึ้นเมื่อหลอมเหลวหรือเมื่อเป็นสารละลาย เนื่องจากในสถานะของแข็งไอออนต่าง ๆ ซึ่งมีประจุไฟฟ้าจะถูกยึดเหนี่ยวกันอย่างเหนียวแน่น แต่เมื่อนำไปหลอมเหลวหรือนำไปละลายน้ำ โครงผลึกจะหลุดออกเสียสภาพไปทำให้ไอออนสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้ สารประกอบไอออนิกจึงสามารถนำไฟฟ้าได้

2. มีลักษณะแข็งแต่เปราะ ส่วนใหญ่เป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง มีจุดหลอมเหลวสูง (มากกว่า 400 °C) เนื่องจากพันธะไอออนิกเกิดจากแรงยึดเหนี่ยวของประจุไฟฟ้าซึ่งมีความแข็งแรงสูง ยากต่อการทำให้แยกออกจากกัน อีกทั้งยังมีลักษณะการยึดเหนี่ยวที่ต่อเนื่องกันผลึก การที่จะทำให้สารประกอบไอออนิกเปลี่ยนสถานะจึงต้องอาศัยพลังงานจำนวนมากในการทำลายแรงยึดเหนี่ยว ดังนั้นสารประกอบไอออนิกจึงมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดที่สูงกว่าสารประกอบโคเวเลนต์

3. สารประกอบไอออนิกส่วนใหญ่ละลายได้ดีในน้ำ ได้แก่ เกลือไนเทรต ของโซเดียม โพแทสเซียม และแอมโมเนียม และเกลือคลอไรด์ ส่วนใหญ่ละลายน้ำได้ดี ยกเว้น AgCl, PbCl₂, Hg₂Cl₂

เกลือของซัลเฟต ส่วนใหญ่ละลายน้ำได้ ยกเว้น BaSO₄, PbSO₄, CaSO₄

4. สารละลายของสารประกอบไอออนิกแสดงสมบัติความเป็นกรด-เบส ต่างกัน สารละลายของสารประกอบคลอไรด์มีสมบัติเป็นกลาง และสารละลายของสารประกอบออกไซด์มีสมบัติเป็นเบส

 แหล่งที่มา

ณัฐวัฒน์ ธนสารโชคพิบูลย์. สารประกอบไอออนิก. สืบค้นเมื่อวันที่ 15 ธันวาคม 2561  . จาก www.digitalschool.club/digitalschool/chemical2_2_1/chemical2_1/index2_1.php

2018. De Leon. Formulas for ionic compounds. Retrieved December 12, 2018. from www.iun.edu/~cpanhd/C101webnotes/composition/formioncmpds.html