الروابط الكيميائية

صفات الروابط
مقدمة

هذه الوحدة تتعلق بدراسة الروابط الكيميائية بأنواعها المختلفة ، وتقدم توضيحاً لطبيعة الذرات التي ينشأ بينها كل نوع من أنواع الروابط ، إضافة لدراسة الأشكال البنائية للمركبات الجزيئية وبناءات بعض البلورات للمواد الأيونية ، كما تتناول دراسة بعض صفات الروابط مثل قطبية الرابطة وطاقتها .
وتأتي أهمية هذه الوحدة بأنها تزودنا بأنواع الروابط التي تربط الذرات ببعضها ، لتكوين الجزيئات التي تتكون منها المواد المختلفة ، ومعرفة أنواع الروابط تقودنا إلى تفسير كثير من الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد ، وتساعد في تفسير صفة التوصيل الكهربائي لمحاليل المواد الأيونية ومصاهيرها ، وعدم قدرة المركبات الجزيئية على ذلك ، وصفتي التوصيل الكهربائي والحراري للفلزات وقابليتها للطرق على شكل صفائح والسحب على شكل أسلاك ، وتقدم تفسيراً لبعض الصفات المرتبطة بأشكال المركبات الجزيئية مثل القطبية .


قطبية الرابطة


سؤال : - متى تكون الرابطة قطبية ؟ ومتى تكون غير قطبية ؟
الرابطة التي توجد بين ذرتي هيدروجين من نوع مشتركة أحادية

والكترونا الرابطة منجذبان
نحو نواتي الذرتين .
وكلتا النواتين فيهما العدد
نفسه من البروتونات الموجبة
، وقوتا جذبهما
للإلكترونين
متساويتان ؛
لذا لن يكون
اقتراب الإلكترونين من إحدى النواتين أكثر من النواة الأخرى ، وبذلك لن يكون لجزيء الهيدروجين قطبان كهربائيان ، والرابطة بين الذرتين لن تكون قطبية .
استنتاج : - ” لن تكون الرابطة بين ذرتين من العنصر نفسه قطبية ” .
أو ” تكون الرابطة غير قطبية عندما يكون للذرتين القدرة نفسها على جذب
الإلكترونات ” .
أمثلة على ذلك : - ( F2 ، Cl2 ، P4 ، N2 ، O2 )
سؤال : - ماذا تتوقع للرابطة بين الهيدروجين والكلور في جزيء حمض
الهيدروكلوريك HCl ؟
تعتمد قوة جذب الذرة للإلكترونات
على عاملين أساسيين هما : -
1. عدد البروتونات في نواة الذرة
، يمثل ذلك مقدار الشحنة الموجبة .
2. بُعد الإلكترونات عن النواة .
عدد بروتونات ذرة الكلور أكبر
من عدد بروتونات ذرة الهيدروجين ، وإلكترونات الرابطة أبعد عن نواة الكلور .
في هذه الحالة ، أي الذرتين أقدر على جذب إلكتروني الرابطة ؟
يمكن ذلك من خلال معرفة الكهرسلبية .
الكهرسلبية : - ” القدرة النسبية لذرة ما على جذب إلكترونات الرابطة نحوها ” .

الكهرسلبية : -

وعند مقارنة ذرتين ببعضهما تدلنا هذه الأرقام على الذرة التي ستجذب إلكتروني الرابطة نحوها أكثر من الذرة الأخرى إن ارتبطتا معاً .
يوضح الجدول إن ذرة الكلور أقوى على جذب إلكترونات الرابطة ، بناءً على ذلك توصف الرابطة بينهما بأنها رابطة مشتركة قطبية ، وتكون منطقة الكلور مركز القطب السالب ( ــδ ) ومنطقة الهيدروجين مركز القطب الموجب ( +δ ) .
الرابطة بين الكلور والهيدروجين هي قطبية ، والاختلاف في الكهرسلبية حسب الجدول : -
Cl = 3.0 ، H = 2.1 إذاً الفرق في الكهرسلبية = 0.9
لكن ما رأيك بالجزيء HF هل الرابطة قطبية ؟ وأيهما أكثر قطبية الرابطة بين
H ـــ Cl أم بين F ـــ H ؟
الفرق في الكهرسلبية للذرتين F و H = 4 ــ 2.1 = 1.9
هذا يعني أن الرابطة في جزيء HF أكثر قطبية من الرابطة بين HCl .

الرابطة O ـــ H قطبية ——— وجزيء الماء قطبي
الرابطة O ═ C قطبية ——— وجزيء CO2 غير قطبي .

كـــيف تفــــسر ذلك ؟

قطبية الجزيئات :


وجود روابط قطبية في الجزيء لا يعني أن يكون الجزيء قطبياً .
القطبية تتمثل بالعزم القطبي . ( مثل القوة التي تؤثر في الجسم )
العزم القطبي : - المقياس الكمي لتجمع الشحنات وتباعدها في الجزيء .
نعني بذلك أن محصلة القوة للقوتين إذا كانت تساوي صفر فهذا يدل على أن الجزيء غير قطبي ، أما إذا كانت أكبر من صفر فهذا يدل على أن الجزيء قطبي .
يمكن التنبؤ بقطبية الجزيء بناءً على : -
1. قطبية كل رابطة . 2 . شكل الجزيء .

CH4 هل هذا الجزيء قطبي ؟
شكله رباعي الأوجه منتظم
وهذا يعني أن ” محصلة ”
تأثير هذه الروابط هي صفر
إذاً الجزيء غير قطبي لان
المحصلة تساوي صفر .

طاقة الرابطة :


تكون رابطبة بين ذرتين يؤدي إلى خفض الطاقة حتى تصل إلى وضع مستقر ، وفصل ذرتين مرتبطتين عن بعضهما يحتاج إلى طاقة ، ومقدار الطاقة التي تلزم لفصل ذرتين مرتبطتين عن بعضهما تعرف بطاقة الرابطة .
A — B + طاقة ـــــــــــــــــــــــــــ A + B
وعندما تكون كمية الطاقة اللازمة لفصل ذرتين تساوي كمية الطاقة الناتجة من ارتباط الذرتين برابطة مشتركة فإن : -
A + B ـــــــــــــــــــــــــــــ A — B + طاقة
4 الجدول الآتي يوضح معدل طاقة عدد من الروابط المشتركة : -













< ملاحظات : -
M لا توجد رابطتان لهما نفس الطاقة .
M الذرة التي تكون إلكترونات مستوى طاقتها الأخير أبعد عن النواة تكون
روابطها مع الذرات الأخرى أضعف .
M طاقة الرابطة الثلاثية والثنائية أعلى من طاقة الرابطة الأحادية .

M طاقة الرابطة العالية تدل على أن كسرها سيكون أصعب ، وذرتي الرابطة
تمسكان ببعضهما بقوة أكبر .
E في تفاعل الأكسجين مع الهيدروجين لتكوين الماء : -
O2 + H2 ـــــــــــــــــــــــــــ H2O
1. نحتاج إلى 435 كيلوجول / مول لفصل ذرتي الهيدروجين .
2. نحتاج إلى 494 كيلو جول / مول لفصل ذرتي الاكسجين .
3. طاقة الرابطة في جزيء الماء تساوي 463 كيلوجول / مول .