الصيغ الكيميائية
تزودنا الصيغة الجزيئية للمركب بالمعلومات التالية:
1- نوع الذرات الموجودة في المركب.
2- عدد ذرات كل نوع.
3- النسب العددية بين أنواع الذرات المختلفة.
فمثلاً : الصيغة الجزيئية لمركب حمض الكبريت هي H2SO4 نستنتج:
1- نوع الذرات الموجودة في المركب: H وَ S وَ O
. 2- عدد ذرات كل نوع: H2 وَ S1 وَ O4
. 3- النسب العددية بين أنواع الذرات المختلفة 2:1:4
الصيغة البنائية :
(StructuralFormula)
هي صيغة تمثل ترتيب الذرات في الفراغ وعلاقاتها داخل الجزيء .
الصيغة التجريبية:
هي صيغة كيميائية تبين أبسط نسبة عددية صحيحة بين ذرات جزيء المركب
بلّورة Crystal
إذا تمكنت ذرات مركب كيميائي معين من أن تنتظم لِتُكَوِّن ترتيباً ثابتاً، فإن هذا المركب يتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة ويصبح المركب الصلب في الحالة البلورية Crystalline state. فالبلورة جسم صلب متجانس تحده أسطح مستوية تكونت بفعل عوامل طبيعية تحت ظروف مناسبة من الضغط والحرارة، والأسطح المستوية التي تحد البلورة هي الأوجه البلورية، وهي انعكاس للترتيب الذري الداخلي المنتظم لأية مادة متبلورة. وتوجد المواد المتبلورة في الطبيعة إما في حالة بلورات منفردة أو مجموعات بلورية crystalline aggregates
الرابطة الأيونية:
Ionic Bond
تنشأ بين العناصر التي يوجد فرق كبير نسبياً في السالبية الكهربية بين ذراتها (فلزات ولا فلزات).
الشبكات البلورية الأيونية
Crystal lattice
سنأخذ كلوريد الصوديوم كمثال, وهو كما علمنا يتركب من أيونات الكلوريد السالبة -Cl وأيونات الصوديوم الموجبة +Na فكلوريد الصوديوم يتواجد على هيئة أعداد متساوية مع الأيونات الموجية والسالبة والتي ينجذب بعضها مع بعضها الآخر بقوى تجاذب كهربائية نظرا لا ختلافها في الشحنة, ولذا فهى ترتب نفسها على شكل صلب يسمى الشبكة البلورية. والنمط الخاص الذي يصف ترتيب أيونات الصوديوم والكلوريد في البلورة موضح بالشكل وهي على شكل مكعب حيث توجد أيونات +Na (باللون الرمادي) عند أركانه وفي وسط كل وجه وتحتل أيونات الكوريد -CI (باللون الأخضر) منتصف الفراغات بين أيونات +Na وعند الانتقال من الطبقة العليا إلى الطبقة التالية سنجد أن أيونات +Na و -CI, قد عكست مواضعها وهكذا بالتبادل.
الرابطة التساهمية
Covalent Bond
هي رابطة ناتجة عن اشتراك الذرتين المرتبطتين بزوج أو أكثر من الإلكترونات بحيث تساهم كل ذرة بنصف عدد الإلكترونات.
الحالات التي تكون فيها الرابطة تساهمية:
1 ـ عند اتحاد ذرات من نفس النوع (لا يوجد فرق في السالبية الكهربائية بينها). مثال: Cl2 ، H2 ، O2. 2 ـ عند اتحاد ذرات مختلفة ويكون الفرق في السالبية الكهربائية بينها صغيراً.
مثال: BrCl ، CH4.
والرابطة التي تتكون من زوج من الإلكترونات تسمى رابطة تساهمية أحادية وتمثل بخط يصل بين الذرتين (H-H) ، (Cl-Cl).
والرابطة التي تتكون من زوجين من الإلكترونات تسمى رابطة تساهمية ثنائية كما في جزيء الأكسجين:
والرابطة التي تتكون من ثلاثة أزواج من الإلكترونات تسمى رابطة تساهمية ثلاثية كما في جزيء النيتروجين:
قطبية الرابطة التساهمية
التفسير: عند وجود فرق كبير في السالبية الكهربائية (0.8 - 1.)
يبقى زوج الإلكترونات المشارك والذي يكون الرابطة أقرب نسبياً إلى الذرة ذات السالبية الكهربائية الأكبر (Cl) فتتولد عليها شحنة سالبة صغيرة -? بينما تتولد على الذرة ذات السالبة الكهربائية الأقل (H) شحنة موجبة صغيرة في هذه الحالة تسمى الرابطة رابطة تساهمية قطبية كما يوصف الجزيء بإنه ثنائي القطب حيث يكون له قطب موجب وقطب سالب.
ونظراً لاختلاف السالبية الكهربائية تظهر شحنتان سالبتان صغيرتان على ذرة الأكسجين الأكثر سالبية كهربائية بينما تظهر شحنة صغيرة موجبة على كل من ذرتي الهيدروجين أي أن لجزيء الماء خاصية قطبية.
قوى الترابط بين الجزئيات
تمثل الروابط الأيونية والتساهمية القوى التي تربط بين الذرات في البلورة أو في الجزيء وتتحكم هذه الروابط في الصفات الكيمائية للمواد, كما توجد قوى روابط أخرى بين الجزيئات تحدد الخواص الفيزيائية للمركبات. وكان أول من أكتشف هذه القوى العالم (فان درفالس) واستطاع أن يفسر بها حيود الغازات عن السلوك المثالي طبقاً للنظرية الحركية للغازات. وهناك ثلاثة أنواع معروفة من هذه القوى :
(1) قوى التجاذب بين الجزيئات ثنائية القطب :
(2) قوى التجاذب بين الجزيئات غير القطبية (قوى لندن) :
(3) الرابطة الهيدروجينية:
قوى التجاذب بين الجزيئات ثنائية القطب
عند اقتراب الجزيئات ثنائية القطب مثل CI : H بعضها من بعض, تظهر تأثيرات متبادلة بينها, وينتج هذا من مواجهة القطب الموجب للجزيئات للقطب السالب لجزيئات اخرى مما يؤدي إلى ظهور قوى تجاذب كهربائي بين الأقطاب غير المتشابهة. وهذه القوى تكون أضعف من قوى التجاذب الكهربائي في الرابطة الأيونية, وعلى الرغم من ضعفها فهي تؤدي إلى تماسك الجزيئات القطبية معا مما يؤدي إلى ارتفاع درجة غليانها.
قوى التجاذب بين الجزيئات غير القطبية (قوى لندن)
هي قوى تجاذب ضعيفة توجد بين الجزيئات غير القطبية نتيجة لحركة الإلكترونات العشوائية فيها حيث يفقد الجزيء في لحظة معينة انتظام توزيع الإلكترونات على سطحه فيصبح قطبياً. يؤثر الجزيء القطبي على جزىء مجاور له فينتج عليه بالتأثير شحنة مخالفة لشحنته, فيتولد بين الجزيئين قوى تجاذب لحظية ضعيفة لا تدوم طويلاً وسرعان ما تختفي, وتعرف قوى لندن بأنها قوى تجاذب ضعيفة بين الجزيئات غير القطبية تتولد لحظياً عندما يتغير انتظام توزيع الشحنات الكهربائية بين بعض هذه الجزيئات.
تبلغ قيمة هذه القوى في المواد الصلبة من 1/20 إلى 1/10 من قيمة الرابطة الأيونية - أو التساهمية وهي ضعيفة أيضاً في السوائل. وتوجد هذه القوى بين جزيئات الغازات النبيلة وكذلك في الهالوجينات التي ترتفع درجة غليانها بزيادة كتلتها الجزيئية.
الرابطة الهيدروجينية
تنشأ الرابطة الهيدروجينية في الماء السائل والثلج، نتيجة لقوى التجاذب الكهربائي بين ذرة الهيدروجين في جزيء وذرة الأكسجين في جزيء آخر مجاور. ويكون لذرة الهيدروجين القدرة على تمركز نفسها بين ذرتي أكسجين ترتبط بإحداها بواسطة رابطة تساهمية قطبية، وبالأخرى بواسطة رابطة هيدروجينية.
توجد هذه الرابطة في المركبات التي تحتوي جزيئاتها على ذرة هيدروجين مرتبطة برابطة تساهمية مع ذرة أخرى ذات سالبية كهربائية عالية مثل الفلور أو الأكسجين أو النيتروجين.
من أمثلة المركبات التي يوجد بين جزيئاتها روابط هيدروجينية. الأمونيا (NH3) وفلوريد الهيدروجين (HF) بالإضافة إلى الماء H2O.
وهذه الرابطة تكسب مركباتها خصائص فريدة، فمع أنها رابطة ضعيفة إلا أنها تسبب تغيرات في الخواص الفيزيائية للمركبات.
مقارنة بين خواص المركبات الأيونية والتساهمية
__________________