هل تساءلت يومًا ما الذي يجعل الكون يلتصق ببعضه البعض؟ إليكم تلميحًا: إنه ليس برطمانًا بحجم صناعي من الغراء الكوني الفائق. لا ، سر الحفاظ على الأشياء معًا هو عملية الترابط الكيميائي المعروفة باسم الترابط التكافؤ - حيث تترابط الإلكترونات في الأغلفة الخارجية للذرات مع بعضها البعض لتشكيل الجزيئات. الروابط التساهمية هي من أقوى الروابط في الكون.
والد الرابطة التساهمية - ايرفينغ لانجموير
تم تقديم عالم العلوم الكيميائية إلى مبدأ التكافؤ في عام 1919. صاغ الكيميائي المستقبلي الحائز على جائزة نوبل إيرفينغ لانجموير المصطلح لوصف الروابط الجزيئية التي تشكلها الإلكترونات في الغلاف الخارجي أو تكافؤ الذرات. ظهر مصطلح 'الرابطة التساهمية' لأول مرة في عام 1939.
وُلد الكيميائي الأمريكي إيرفينغ لانجموير في بروكلين ، نيويورك ، في 31 يناير 1881 ، وهو الثالث من بين أربعة أبناء لتشارلز لانجموير وسادي كومينجز. تخرج لانجموير كمهندس معادن من كلية المناجم في جامعة كولومبيا عام 1903 وحصل على درجتي الماجستير والماجستير والدكتوراه. حصل على درجة الدكتوراه في الكيمياء عام 1906. ومن المقرر أن يُكافأ عمله في كيمياء الأسطح بجائزة نوبل في الكيمياء عام 1932.
الذرات والجزيئات - هل هي مهمة حقًا؟
ببساطة ، بدون الذرات ، لن يكون الكون موجودًا. هذا لأن الذرات هي اللبنات الأساسية للمادة. ما المقصود بالضبط بالمادة؟ في العلوم الفيزيائية والكيميائية ، تُعرَّف 'المادة' بأنها تلك التي تشغل الفضاء وتمتلك كتلة راحة ، خاصةً أنها تختلف عن الطاقة. إذن باختصار عالمي ، 'المادة' هي كل شيء.
تتكون الذرات من ثلاث جسيمات دون ذرية أساسية: البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. البروتونات هي جسيمات دون ذرية تحافظ على شحنة كهربائية موجبة. النيوترونات عبارة عن جسيمات دون ذرية ليس لها شحنة كهربائية موجبة أو سالبة ، أي محايدة. تتحد البروتونات والنيوترونات لتشكل نواة الذرة. الإلكترونات ، النوع الأخير من الجسيمات دون الذرية ، تحافظ على شحنة كهربائية سالبة وتدور حول النواة الذرية مثل السحابة.
إذن ما هي الجزيئات؟ الجزيئات ليست أكثر أو أقل من الذرات التي تنجذب إلى ذرات أخرى بما يكفي لتكوين رابطة. رابطة التكافؤ.
الترابط الجزيئي - أنواع روابط فالنت
عندما ترتبط الذرات ببعضها البعض لتكوين جزيئات ، يمكن أن تحدث العملية بعدة طرق مختلفة. تُعرف الطريقة الرئيسية التي تترابط بها الذرات باسم التساهمية. يشير المصطلح التساهمي إلى حقيقة أن الرابطة تتضمن مشاركة زوج واحد أو أكثر من الإلكترونات. هناك أيضًا طرق أخرى يمكن للذرات من خلالها تكوين روابط التكافؤ ، بما في ذلك:
السعي أوكلوس السوداء 2
- روابط أو روابط أيونية تتشكل عندما تتخلى ذرة عن إلكترون واحد أو أكثر إلى ذرة أخرى.
- الروابط المعدنية ، نوع المادة الكيميائية الترابط التي تربط ذرات المعادن معًا. الروابط المعدنية هي عامل الجذب الإجباري بين إلكترونات التكافؤ وذرات المعدن.
الروابط الجزيئية التساهمية - العناصر مقابل المركبات
عندما تحدث جاذبية التكافؤ بين الذرات فإنها تشكل روابط جزيئية أو مواد إما مركبات أو عناصر. على الرغم من أن المركبات الجزيئية والعناصر الجزيئية تحدث نتيجة الترابط التساهمي ، إلا أن هناك أيضًا فرقًا مهمًا بين الاثنين.
الفرق بين جزيء مركب وجزيء عنصر هو أنه في جزيء عنصر ، تكون جميع الذرات متماثلة. على سبيل المثال ، في جزيء الماء (مركب) ، توجد ذرة أكسجين واحدة وذرتان هيدروجين. لكن في جزيء الأكسجين (عنصر) ، كلتا الذرتين عبارة عن أكسجين.
أمثلة على مركبات الرابطة التساهمية
هناك العديد من الأمثلة على المركبات التي لها روابط تساهمية ، بما في ذلك الغازات الموجودة في الغلاف الجوي والوقود الشائع ومعظم المركبات في أجسامنا. فيما يلي ثلاثة أمثلة.
جزيء الميثان (CH4)
التكوين الإلكتروني للكربون هو 2،4. يحتاج إلى 4 إلكترونات أخرى في غلافه الخارجي ليكون مثل غاز النيون النبيل. للقيام بذلك ، تشترك ذرة كربون واحدة في أربعة إلكترونات مع إلكترونات مفردة من أربع ذرات هيدروجين. يحتوي جزيء الميثان على أربعة روابط مفردة C-H.
جزيء الماء (H2O)
تنضم ذرة أكسجين واحدة مع ذرتين من الهيدروجين. يحتوي جزيء الماء على رابطتين أحاديتين O-H.
ثاني أكسيد الكربون (CO2)
ذرة كربون واحدة تنضم إلى ذرتين من الأكسجين. يحتوي جزيء ثاني أكسيد الكربون على رابطتين C = O.
المعنى الروحي للـ 22
أمثلة على عناصر الرابطة التساهمية
عندما تشكل الذرات روابط جزيئية تساهمية ، فإن النتائج تكون عناصر تساهمية. تتضمن العناصر التساهمية اللافلزية الموجودة في الجدول الدوري ما يلي:
ألوان مبهجة لغرفة المعيشة
- هيدروجين
- كربون
- نتروجين
- الفوسفور
- الأكسجين
- الكبريت والسيلينيوم.
بالإضافة إلى جميع عناصر الهالوجين ، بما في ذلك:
- الفلور
- الكلور
- البروم
- اليود والأستاتين ، كلها عناصر تساهمية غير معدنية.
الروابط التساهمية القطبية وغير القطبية
على عكس الروابط الأيونية ، غالبًا ما تتشكل الروابط التساهمية بين الذرات حيث لا تستطيع إحدى الذرات الوصول بسهولة إلى تكوين غلاف إلكترون للغاز النبيل من خلال فقدان أو اكتساب إلكترون واحد أو إلكترونين. ... لذلك فإن الذرات التي تترابط تساهميًا تشارك إلكتروناتها لإكمال غلاف التكافؤ.
كلما زاد فرق الكهربية ، زادت الرابطة الأيونية. الروابط الأيونية جزئيًا هي روابط تساهمية قطبية. تنشأ الروابط التساهمية غير القطبية ، مع المشاركة المتساوية لإلكترونات الرابطة ، عندما تتساوى الكهربية الكهربية للذرتين.
أمثلة على الروابط التساهمية القطبية
في الرابطة التساهمية القطبية ، تقضي الإلكترونات المشتركة بين الذرات وقتًا أكبر ، في المتوسط ، أقرب إلى نواة الأكسجين من نواة الهيدروجين. هذا بسبب هندسة الجزيء والاختلاف الكبير في القدرة الكهربية بين ذرة الهيدروجين وذرة الأكسجين.
جزيء الماء ، الذي يُختصر بـ H2O ، هو مثال على الرابطة التساهمية القطبية. يتم تقاسم الإلكترونات بشكل غير متساو ، حيث تقضي ذرة الأكسجين وقتًا أطول مع الإلكترونات من ذرات الهيدروجين. نظرًا لأن الإلكترونات تقضي وقتًا أطول مع ذرة الأكسجين ، فإنها تحمل شحنة سالبة جزئية.
أمثلة على الروابط التساهمية غير القطبية
من غير المرجح أن تذوب الجزيئات غير القطبية في الماء. المادة غير القطبية هي مادة بدون ثنائي القطب ، مما يعني أن لها توزيعًا عادلًا للإلكترونات في بنيتها الجزيئية. تشمل الأمثلة ثاني أكسيد الكربون والزيوت النباتية والمنتجات البترولية.
مثال على الرابطة التساهمية غير القطبية هو الرابطة بين ذرتين من الهيدروجين لأنهما يشتركان في الإلكترونات بالتساوي. مثال آخر على الرابطة التساهمية غير القطبية هو الرابطة بين ذرتين من الكلور لأنهما يشتركان أيضًا في الإلكترونات بالتساوي.
الروابط التساهمية - سبعة أشياء يجب تذكرها
فيما يلي بعض النصائح الرئيسية لمساعدتك على تذكر ما تعلمته للتو عن الروابط التساهمية:
- يربط التكافؤ والروابط التساهمية بين الذرات لتكوين جزيئات.
- يمكن للذرات أن تترابط بثلاث طرق رئيسية: الروابط التساهمية ، والروابط الأيونية ، والروابط المعدنية.
- يصف مصطلح الرابطة التساهمية الروابط في المركبات التي تنتج عن مشاركة زوج واحد أو أكثر من الإلكترونات.
- الروابط الأيونية ، حيث تنتقل الإلكترونات بين الذرات ، تحدث عندما تعطي الذرات التي تحتوي على عدد قليل من الإلكترونات في غلافها الخارجي الإلكترونات للذرات مع القليل من الإلكترونات المفقودة من غلافها الخارجي.
- في الروابط المعدنية ، تفقد أعداد هائلة من الذرات إلكتروناتها. يتم تجميعهم معًا في شبكة من خلال التجاذب بين الإلكترونات 'الحرة' والنواة الموجبة.
- تصبح الذرة التي تفقد إلكترونًا موجبة الشحنة ؛ تصبح الذرة التي تكتسب إلكترونًا سالبة الشحنة ، لذلك يتم سحب الذرتين معًا بواسطة التجاذب الكهربائي للأضداد.
- نظرًا لأنها سالبة الشحنة ، يتم سحب الإلكترونات المشتركة بالتساوي إلى النواة الموجبة لكلتا الذرتين المعنيتين. تتماسك الذرات معًا عن طريق التجاذب بين كل نواة والإلكترونات المشتركة.