الروابط الكيميائية: أنواعها وما هي
الروابط الكيميائية.. تعتبر أنواع الروابط الكيميائية وخصائصها بالإضافة إلى التفاعلات الكيميائية إحدى أحجار الأساس لعلم الكيمياء، وهي العملية الناتجة عن التصاق الذرات المتجاورة ببعضها البعض في المركبات والبنية البلورية نتيجة قوى الجذب فيما بينها، مما يؤدي لتشكل المركبات الكيميائية المختلفة.
الروابط الكيميائية: كيف تتشكل الروابط الكيميائية
تبحث الذرات عن الاستقرار لذلك تقوم بتشكيل الروابط الكيميائية للحصول على ذلك، حيث تسمح تلك الروابط بضمان استقرار الذرة بأفضل قدرٍ ممكنٍ عن طريق ضمان استقرار الإلكترونات الخارجية إما عن طريق مشاركة إلكترون بين ذرتين أو التخلي عن إلكترون لذرةٍ مجاورةٍ أو أخذ إلكترونات.
يطلق مصطلح الروابط أو الأواصر الكيميائية في الكيمياء ظاهرة تماسك الذرات في الجزيء أو البلورة أو غير ذلك وجميع الروابط الكيميائية التي تنشأ بسبب التفاعل بين الإلكترونات الموجودة في الذرة وهذه الإلكترونات جزء من المدار الذري للذرة ولكن في الرابطة تقوم الإلكترونات بتكوين مدار جزيئي بين ذرتين أو أكثر
تنشأ تفاعلات الإلكترونات نتيجة القوة الكهرومغناطيسية حيث تتأثر الإلكترونات التي تمتلك شحنة سالبة مع نواة الذرة ذات الشحنة الموجبة وتتأثر فيما بينها فتنشأ الروابط بين الذرات وبعض الخصائص الأخرى مثل المغناطيسية وتكوّن الذرات رابطة في حالة أن تكون طاقتها بعد الارتباط أقل من طاقتها قبل الارتباط تتحرك الإلكترونات في الذرة والجزيئات في مستويات للطاقة
الروابط الكيميائية: خصائص الروابط الكيميائية
- الطول: طول الرابطة هو مسافة التوازن بين نواتي الذرتين المرتبطتين.
-
الطاقة: تتعلق الطاقة بمدى قوة الرابطة وتشير الى كمية الطاقة اللازمة لفك الرابطة بين النواتين وفصلهما.
-
القطبية: تعني مدى انحياز الغمامة الإلكترونية نحو إحدى الذرتين.
-
الترتيب: يحدد الترتيب عدد الأزواج من الإلكترونات التي تدخل في الرابطة الكيميائية، وكلما ازداد العدد ازدادت قوة الرابط.
بماذا تتشابه الروابط الكيميائية المختلفة
-
هدف الذرات الأساسي من الارتباط وتشكيل الجزيئات والمركبات هو توفير أقصى طاقة ممكنة، لأن الذرات المترابطة أكثر ثباتًا من الوحيدة.
- نوع الترابط يتحدد بسلوك الإلكترون الأبعد عن الذرة والذي يدعى إلكترون التكافؤ.
- يتوجب توفر طاقةٍ لفك ترابط الذرات أيًّا كان نوع ارتباطها.
- كل ارتباطٍ يتحدد بمقدارٍ مثاليٍّ من المسافة بين الذرات يدعى ببعد الارتباط ورمزه r0.
اقرأ أيضًا: ما هي الرابطة الهيدروجينية؟
أنواع الروابط الكيميائية
الرابطة التساهمية
تم اكتشافها لأول مرة عام 1916 على يد الكيميائي ج. لويس حيث تحدث تلك الرابطة عندما لا يمكن للإلكترون الانتقال من ذرةٍ لأخرى بسبب فرق الكهرسلبية الكبير بين الذرتين، وتكون إما بمشاركة كلٍّ من الذرتين لإلكترونٍ بشرط أن تكون الذرتان من شحنتين مختلفتين، أو أن تقوم ذرةٌ بتقديم إلكترونٍ وبالمقابل تقوم الذرة الثانية بتقديم مدارٍ له.
- الرابطة التساهمية غير القطبية
رابطةٌ تتشكل بين ذرتين متطابقتين تكون فيها أزواج الإلكترونات على مسافةٍ واحدةٍ من نواتي الذرتين، وتتواجد في السوائل والغازات والأجسام الصلبة سريعة الذوبان.
- الرابطة التساهمية القطبية
تنشأ هذه الرابطة بين ذرتين مختلفتين بالكهرسلبية حيث لا يكون الإلكترون المشترك على مسافةٍ واحدةٍ من نواتي الذرتين بل يكون أقرب لذرة منهما، ومن أهم الأمثلة على هذه الرابطة: الماء.
كيف نميز الرابطة الكيميائية التساهمية
يكفي معرفة خصائص وتركيبة العنصر لمعرفة ما إذا كانت الروابط روابطَ تساهميةً، وما إذا كانت قطبيةً أم غير قطبيةٍ؛ فإذا كان المركب من عناصرَ متطابقةٍ كانت الروابط تساهميةً غير قطبيةٍ، وإذا كان من عناصرَ مختلفةٍ كان العكس. كما أن الروابط التساهمية لا يمكن أن تتواجد في المركبات المعدنية بسبب طريقة تشكل هذه الروابط.
الروابط الكيميائية الأيونية
تنشأ هذه الروابط عندما تكون قوى الجذب الكهربائية المشتركة بين أيونين من شحنتين مختلفتين، وتتسم هذه الروابط الكيميائية الأيونية بالبساطة بحيث يدخل فيها ذرة واحدة فقط من المادة، ويتميز هذا النوع من الروابط بعدم إشباع المدار الأخير مما يسمح لعددٍ متغيرٍ من الأيونات بالاقتراب من أيون أو مجموعة أيونات تخالفها بالشحنة.
الرابطة الهيدروجينية
تنتج طبيعة وخصائص هذه الرابطة عن قدرة ذرة الهيدروجين H على صنع رابطة جديدة ناتجة عن خصائص قوى الكهرباء الساكنة، فعلى سبيل المثال سحب الإلكترون في جزيء من فلوريد الهيدروجين منحازة بشكلٍ كبيرٍ نحو الفلور مما يجعل الفضاء حول ذرة هذا المكون مشبعةً بحقلٍ كهربائيٍّ سالب الشحنة، بينما حول ذرة الهيدروجين المحرومة من إلكترونها الوحيد تكون الأمور بالعكس تمامًا فحقل الإلكترون حولها ضعيفٌ جدًا، ونتيجةً لهذا تكون الشحنة فيها موجبةً مما يسبب تجاذب الشحنتين الموجبة والسالبة وتشكل رابطة هيدروجينية.
الرابطة المعدنية
الرابطة المعدنية هي الرابطة التي تجمع الذرات فيما بينها داخل المعادن، والفارق بينها وبين الروابط السابقة هي أن الإلكترون فيها لا يتشارك بين ذرتين فقط بل يطوف بحريةٍ خلال نسيجٍ من نوى المعدن، مما يعطي للمعدن العديد من الخصائص المميزة مثل نقل الحرارة والكهرباء، درجة انصهار عالية وقدرة كبيرة على التحمل.
ويحدث هذا النوع من الروابط عندما تتم مشاركة إلكترونات التكافؤ في ذرات المعدن مع أكثر من ذرةٍ مجاورةٍ، ليصبح المعدن عندها نسيج من الأيونات الموجبة تغطيها سحابة من الإلكترونات التي تبقي الأيونات قريبةً من بعضها مهما تنافرت بسبب الشحنة السالبة لتلك للسحابة.
الأسئلة الأكثر تكراراً حول أنواع الروابط الكيميائية
تعتبر الراوبط التساهمية هي الأقوى فيما يتعلق بالروابط الكيميائية وهي كذلك الأكثر شيوعاً فيما يتعلق بالروابط الكيميائية في الكائنات الحية، وهو ما قد يتعارض مع المعلومة الشائعة التي تنص على أن الروابط الأيونية هي الأقوى على الإطلاق، والسبب في ذلك أن الكيميائيين وعلماء الأحياء يقيسون قوة الرابطة بطرق مختلفة. حيث يهتم الكيميائيون بقياس القوة المطلقة للرابطة، وهو ما يجعل الروابط الأيونية قوية للغاية عند قياسها بهذه الطريقة، بينما يركز علماء الأحياء على كيفية تصرف الرابطة في نظام بيولوجي، والذي عادة ما يكون مائيًا. تتفكك الروابط الأيونية بسهولة أكبر بكثير من الروابط التساهمية، لذلك قد يقول علماء الأحياء إنها أضعف.
قوى فاندرفالس (بالإنجليزية Vander Waals) هي أضعف الروابط الكيميائية، وهي تمثل مجموع القوة الكهربائية الجذابة والمنفرة بين الذرة والجزيء.
الروابط الفيزيائية هي التي تنشأ بين الذرات أو الجزيئات أو بين ذرة وجزيء أو بين أيون وجزيء دون أن تؤدي إلى حدوث تغير في الطبيعة الكيميائية للمادة. من بين تلك الروابط الرابطة الهيدروجينية ورابطة فاندرفالس.
الروابط الكيميائية هي التي تنشأ بين ذرة وأخرى لتكوين جزيء مركب، والتي تؤدي إلى تحويل الذرات إلى مواد أخرى ذات طبيعة كيميائية مختلفة، كذلك تعتبر الطاقة المولدة من تلك الروابط عالية بشكل نسبي.
على الناحية الأخرى، الروابط الفيزيائية تنشأ بين جزيء وجزيء، أو ذرة وذرة، أو ذرة وجزيء، أو أيون وجزيء. ولا يؤدي نشأتها إلى تغيير كيميائي في المادة وإنما تغيير فيزيائي في خواص المادة، وأخيراً، تعتبر الطاقة المولدة من تلك الروابط ضعيفة بشكل نسبي.
يوجد خمس روابط كيميائية أساسية، الرابطة الأيونية، الرابطة التساهمية، الرابطة التساهمية التناسقية، الرابطة الفلزية والرابطة الهيدروجينية.
تتشكل الروابط عندما تشارك الذرات أو تنقل إلكترونات التكافؤ. وهي الإلكترونات الموجودة في مستوى الطاقة الخارجية للذرة والتي قد تكون متورطة في التفاعلات الكيميائية. إلكترونات التكافؤ هي أساس جميع الروابط الكيميائية.
يرتبط الهيدروجين بالأكسجين داخل جزيء الماء عبر الروابط التساهمية، وبالتالي فإن تلك الروابط هي الموجودة في الماء بشكل أساسي.