هل بإمكانك أن تحدثني عن الروابط الكيميائية؟

1 إجابات
profile/خزامى-الرماضين
خزامى الرماضين
بكالوريوس في هندسة صناعات كيماوية (٢٠١١-٢٠١٥)
.
٠٧ مارس ٢٠٢١
قبل ٤ سنوات
مكعبات الليجو الملونة lego

ولكن ما علاقة مكعبات الأطفال بالروابط الكيميائية؟ 
حسناً صديقي، سأجيب على تساؤلك بمثال بسيط وهو معادلة احتراق غاز الميثان بالأكسجين الذي ينتج عنه الماء وثاني أكسيد الكربون 
     CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 
لو ركبت مكعب لونه أخضر ( ذرة الكربون) مع ٤ مكعبات لونها أصفر (ذرات الهيدروجين) وهو غاز الميثان، وزوجين من المكعبات ذات اللون الأحمر كل معكبين على حدة (ذرات الأكسجين) سيحدث لهذا التفاعل تفكيك للروابط الكيميائية بين ذرة الكربون والهيدرجين مع جزيء الأكسجين لينتج من ذلك مكعبات (مركبات) جديدة، 
وهي المكعب الأخضر مع مكعبين لونهما أحمر وهذا يمثل ثاني أكسيد الكربون CO2
إضافة إلى مكعبين لونهما أحمر (ذرات الأكسجين) يندمج مع كل مكعب أحمر مع مكعبين لونهما أصفر لينتج 2H2O. 
الأمر بسيط جداً عند استخدام المكعبات في تمثيل تفكك الروابط بين هذه الذرات والكثير من المختبرات الآن تحتوي على علب فيها كرات ملونة بينها روابط بلاستيكية صنعت بنفس المبدأ للمكبعات الملونة بحيث تمثل المركبات الكيميائية وتشكل مجسمات منها حسب المعادلات و الروابط بين هذه الذرات اعتماداً على ألوان الذرات و المركبات، لذا لنفهم ماهية الروابط وتبسيط المبدأ العام لكيفية حدوثها وتقريبها بطريقة مسلية وممتعة نستطيع أن نستخدم المكعبات أو الكرات الملونة أو المعجون الملون خاصة للطلاب في المراحل الإبتدائية والأساسية. 

عزيزي السائل إن الروابط الكيميائية تعني ببساطة إعادة الترتيب و التشكيل بين الذرات الكيميائية بحيث تصل إلى الثبات والإستقرار إما بفقد الإلكترونات أو كسبها مما يُحدث شحنة كهربائية على الذرات فعندما تفقد الذرة تحمل الشحنة الموجبة وعندما تكتسب الإلكترونات تحمل شحنة سالبة أو من خلال مشاركة الإلكترونات، وهذا يعني تكوين قوى تجاذب بين هذه الذرات وينشأ من ذلك نوعين أساسيين من الروابط الكيميائية : 
  • الرابطة الأيونية
  • الرابطة التساهمية
بالإضافة إلى روابط ثانوية تتشكل بين الذرات :
  • الرابطة الهيدروجينية 
  • الرابطة المعدنية 

الرابطة الأيونية 
اتفقنا إذن أن الهدف من حدوث هذه الروابط بأنواعها هو ميل الذرات إلى إكمال عدد الإلكترونات في مدارها الأخير (إلكترونات التكافؤ) حسب عددها الذري لتحافظ على استقرارها. 

تحدث الرابطة الأيونية بين فلز نشط قابل لفقد الإلكترونات (يكون شحنة موجبة) ولا فلز نشط قابل لاكتساب الإلكترونات (يكون شحنة سالبة) مما يُحدث تجاذب كهروستاتيكي بين هذه الأيونات. 
ولعل أشهر مثال لفهم الرابطة الأيونية هو المركب الأيوني ملح الطعام (NaCl)، 
حيث يتفاعل عنصر الصوديوم وعدده الذري 11 (2,8,1) مع عنصر الكلور وعدده الذري 17 (2,8,7)
تلاحظ وجود إلكترون واحد في المدار الأخير لذرة الصوديوم فتميل إلى فقده من خلال إرتباطها بذرة الكلور التي تلاحظ حاجتها لاكتساب إلكترون واحد لتملأ المدار الأخير بالإلكترونات (قاعدة الثمانيات) فتميل الذرتين للإستقرار والثبات ليتكون المركب الأيوني كلوريد الصوديوم. 

ومن الخصائص العامة للرابطة الأيونية : 
  1. سريعة التفاعل لأنه يحدث بمجرد التصادم بين الأيونات. 
  2. تذوب بشكل سريع في المذيبات القطبية كالماء بينما لا تذوب في المذيبات العضوية. 
  3. تمتاز المصاهير و المحاليل الأيونية بالتوصيل الجيد للتيار الكهربائي. 
    تمتاز بدرجة انصهار وغليان عالية
  4. تمتاز المركبات الأيونية بأنها هشة غير قابلة للطرق أو السحب كالمواد الصلبة. 

الرابطة التساهمية
من أبسط الأمثلة على هذا النوع من الروابط هو جزيء الماء H2O،
بحيث تتحد ذرة من الأكسجين وعددها الذري 8 (2,6) الذي تلاحظ حاجتها إلى إلكترونين لتملأ مدارها الأخير ب 8 إلكترونات مع ذرتين من الهيدروجين وعددها الذري 1 فتحتاج كل ذرة إلى إلكترون واحد فقط لتصل للإستقرار في مدارها الأخير (قاعدة الثنائيات) لينتج جزيء الماء،
فتكون الرابطة بينهما رابطة تساهمية أحادية (قطبية).
 إضافة إلى الرابطة التناسقية وهو نوع من الرابطة التساهمية ولكن الإختلاف في هذه الرابطة أن ذرة واحدة فقط تتشارك بإلكترونات غير رابطة وليس كلا الذرتين والذرة الأخرى تشارك بفلك فارغ ومثال ذلك الرابطة التساهمية التناسقية التي تنشأ في أيون الأمونيوم +NH4.

الخصائص العامة للمركبات التساهمية :

  1. غير موصلة للتيار الكهربائي. 
  2. درجات الإنصهار والغليان منخفضة. 
  3. في الغالب تكون هذه المركبات غازات أو سوائل متطايرة. 
  4. لا تذوب في الماء بينما تذوب في المذيبات العضوية.