الرابطة التساهمية: الخصائص والخصائص والأمثلة - كيمياء - 2026

و السندات التساهمية هي نوع من الرابطة بين الذرات المكونة الجزيئات من خلال أزواج تبادل الإلكترون. هذه الروابط ، التي تمثل توازنًا مستقرًا إلى حد ما بين كل نوع ، تسمح لكل ذرة بتحقيق استقرار تكوينها الإلكتروني.

تتشكل هذه الروابط في إصدارات مفردة أو مزدوجة أو ثلاثية ، ولها أحرف قطبية وغير قطبية. يمكن للذرات جذب أنواع أخرى ، مما يسمح بتكوين مركبات كيميائية. يمكن أن يحدث هذا الاتحاد بواسطة قوى مختلفة ، مما يولد جاذبية ضعيفة أو قوية ، أو شخصيات أيونية أو تبادل إلكتروني.

تعتبر الروابط التساهمية روابط "قوية". على عكس الروابط القوية الأخرى (الروابط الأيونية) ، تحدث الروابط التساهمية عادةً في الذرات غير المعدنية وفي تلك التي لها ارتباطات مماثلة للإلكترونات (كهربية كهربية مماثلة) ، مما يجعل الروابط التساهمية ضعيفة وتتطلب طاقة أقل للكسر.

في هذا النوع من الروابط ، يتم تطبيق ما يسمى بقاعدة الثمانية لتقدير عدد الذرات التي يجب مشاركتها: تنص هذه القاعدة على أن كل ذرة في جزيء تتطلب 8 إلكترونات تكافؤ لتظل مستقرة. من خلال المشاركة ، يجب عليهم تحقيق خسارة أو اكتساب الإلكترونات بين الأنواع.

مميزات

تتأثر الروابط التساهمية بالخاصية الكهربية لكل ذرة تشارك في تفاعل أزواج الإلكترونات ؛ عندما يكون لديك ذرة ذات كهرسلبية أعلى بكثير من الذرة الأخرى في التقاطع ، سوف تتشكل رابطة تساهمية قطبية.

ومع ذلك ، عندما يكون لكلتا الذرتين خاصية كهربية متشابهة ، فإن الرابطة التساهمية غير القطبية سوف تتشكل. يحدث هذا لأن إلكترونات الأنواع الأكثر كهربيًا ستكون أكثر ارتباطًا بهذه الذرة منها في حالة أقل كهرسلبية.

من الجدير بالذكر أنه لا توجد رابطة تساهمية مساوية تمامًا ، إلا إذا كانت الذرتان المعنيتان متطابقتين (وبالتالي يكون لهما نفس القدرة الكهربية).

يعتمد نوع الرابطة التساهمية على الاختلاف في الكهربية بين الأنواع ، حيث ينتج عن القيمة بين 0 و 0.4 رابطة غير قطبية ، والفرق من 0.4 إلى 1.7 ينتج عنه رابطة قطبية (تظهر الروابط الأيونية من 1.7).

الرابطة التساهمية اللاقطبية

يتم إنشاء الرابطة التساهمية غير القطبية عند مشاركة الإلكترونات بالتساوي بين الذرات. يحدث هذا بشكل عام عندما يكون للذرتين تقارب إلكتروني مماثل أو متساوٍ (نفس النوع). كلما كانت قيم تقارب الإلكترون أكثر تشابهًا بين الذرات المعنية ، زادت قوة الجذب الناتج.

يحدث هذا عادة في جزيئات الغاز ، والمعروفة أيضًا باسم العناصر ثنائية الذرة. تعمل الروابط التساهمية غير القطبية بنفس طبيعة الروابط القطبية (سوف تجذب الذرة ذات القدرة الكهربية الأعلى بقوة أكبر الإلكترون أو الإلكترونات للذرة الأخرى).

ومع ذلك ، في الجزيئات ثنائية الذرة ، تلغي السالب الكهربية لأنها متساوية ، مما ينتج عنه شحنة صفرية.

الروابط غير القطبية مهمة في علم الأحياء: فهي تساعد في تكوين روابط الأكسجين والببتيد التي تظهر في سلاسل الأحماض الأمينية. عادة ما تكون الجزيئات التي تحتوي على عدد كبير من الروابط غير القطبية كارهة للماء.

الرابطة التساهمية القطبية

تحدث الرابطة التساهمية القطبية عندما يكون هناك تقاسم غير متكافئ للإلكترونات بين النوعين المشاركين في الاتحاد. في هذه الحالة ، تتمتع إحدى الذرتين بقدرة كهرسلبية أعلى بكثير من الأخرى ، ولهذا السبب ستجذب المزيد من الإلكترونات من الوصلة.

سيكون للجزيء الناتج جانب إيجابي قليلاً (الجانب الذي يحتوي على أقل كهرسلبية) وجانب سلبي قليلاً (مع الذرة ذات القدرة الكهربية الأعلى). سيكون له أيضًا إمكانات كهروستاتيكية ، مما يمنح المركب القدرة على الارتباط الضعيف بالمركبات القطبية الأخرى.

الروابط القطبية الأكثر شيوعًا هي روابط الهيدروجين التي تحتوي على ذرات كهربية أكثر لتشكيل مركبات مثل الماء (H ₂ O).

الخصائص

في هياكل الروابط التساهمية ، يتم أخذ سلسلة من الخصائص في الاعتبار التي تشارك في دراسة هذه الروابط وتساعد على فهم ظاهرة مشاركة الإلكترون هذه:

القاعدة الثماني

صاغ الفيزيائي والكيميائي الأمريكي جيلبرت نيوتن لويس قاعدة الثمانيات ، على الرغم من وجود علماء درسوا هذا قبله.

إنها قاعدة عامة تعكس ملاحظة أن ذرات العناصر التمثيلية تميل إلى الاندماج بطريقة تصل كل ذرة إلى ثمانية إلكترونات في غلاف التكافؤ الخاص بها ، مما يؤدي إلى أن يكون لها تكوين إلكتروني مشابه للغازات النبيلة. تُستخدم مخططات لويس أو هياكلها لتمثيل هذه التقاطعات.

هناك استثناءات لهذه القاعدة ، على سبيل المثال في الأنواع ذات غلاف التكافؤ غير الكامل (الجزيئات التي تحتوي على سبعة إلكترونات مثل CH ₃ ، والأنواع التفاعلية مع ستة إلكترونات مثل BH ₃) ؛ يحدث أيضًا في الذرات التي تحتوي على عدد قليل جدًا من الإلكترونات ، مثل الهيليوم والهيدروجين والليثيوم ، من بين أمور أخرى.

صدى

الرنين هو أداة تستخدم لتمثيل الهياكل الجزيئية وتمثيل الإلكترونات غير المحددة حيث لا يمكن التعبير عن الروابط ببنية لويس واحدة.

في هذه الحالات ، يجب أن يتم تمثيل الإلكترونات بهياكل "مساهمة" مختلفة تسمى الهياكل الرنانة. بعبارة أخرى ، الرنين هو ذلك المصطلح الذي يشير إلى استخدام اثنين أو أكثر من هياكل لويس لتمثيل جزيء معين.

هذا المفهوم إنساني تمامًا ، ولا يوجد هيكل واحد أو آخر للجزيء في أي وقت ، ولكن يمكن أن يوجد في أي نسخة منه (أو كلها) في نفس الوقت.

علاوة على ذلك ، فإن الهياكل المساهمة (أو الرنانة) ليست أيزومرات: فقط موضع الإلكترونات يمكن أن يختلف ، ولكن ليس نواة الذرة.

عطرية

يستخدم هذا المفهوم لوصف جزيء دائري مستوٍ بحلقة من الروابط الرنانة التي تظهر ثباتًا أكبر من الترتيبات الهندسية الأخرى ذات التكوين الذري نفسه.

تعتبر الجزيئات العطرية مستقرة جدًا ، لأنها لا تنكسر بسهولة ولا تتفاعل عادةً مع المواد الأخرى. في البنزين ، يتكون النموذج الأولي للمركب العطري ، روابط pi () المترافقة في بنيتين رنانيتين مختلفتين ، والتي تشكل سداسيًا مستقرًا للغاية.

رابط سيجما

إنها أبسط رابطة ، حيث ينضم مداريان "s". تحدث روابط سيجما في جميع الروابط التساهمية البسيطة ، ويمكن أن تحدث أيضًا في مدارات "p" ، طالما أنها تنظر إلى بعضها البعض.

بوند باي (π)

تحدث هذه الرابطة بين مداري "p" على التوازي. فهي ترتبط جنبًا إلى جنب (على عكس سيجما ، التي تربط وجهًا لوجه) وتشكل مناطق من كثافة الإلكترون فوق وتحت الجزيء.

تتضمن الروابط التساهمية المزدوجة والثلاثية رابطة أو اثنتين من روابط pi ، وتعطي هذه الروابط للجزيء شكلًا صلبًا. روابط Pi أضعف من روابط سيجما ، حيث يوجد تداخل أقل.

أنواع الروابط التساهمية

يمكن تكوين الروابط التساهمية بين ذرتين بواسطة زوج من الإلكترونات ، ولكن يمكن أيضًا تكوينها بواسطة اثنين أو حتى ثلاثة أزواج من الإلكترونات ، لذلك سيتم التعبير عنها في شكل روابط فردية ومزدوجة وثلاثية ، والتي يتم تمثيلها بأنواع مختلفة من النقابات (سندات سيجما وبي) لكل منهما.

الروابط الفردية هي الأضعف والروابط الثلاثية هي الأقوى ؛ يحدث هذا لأن الثلاثيات لها أقصر طول للرابطة (جاذبية أكبر) وأكبر طاقة رابطة (تتطلب المزيد من الطاقة للكسر).

رابط بسيط

إنها مشاركة زوج واحد من الإلكترونات ؛ أي أن كل ذرة متضمنة تشترك في إلكترون واحد. هذا الاتحاد هو الأضعف ويتضمن رابطة سيجما واحدة (σ). يتم تمثيله بخط بين الذرات ؛ على سبيل المثال ، في حالة جزيء الهيدروجين (H ₂):

ح ح

ارتباط مزدوج

في هذا النوع من السندات ، يشكل زوجان مشتركان من الإلكترونات روابط ؛ أي أربعة إلكترونات مشتركة. تتضمن هذه الرابطة واحدة سيجما (σ) ورابطة واحدة (π) ، ويمثلها سطرين ؛ على سبيل المثال ، في حالة ثاني أكسيد الكربون (CO ₂):

O = C = O

الرابطة الثلاثية

تحدث هذه الرابطة ، وهي الأقوى الموجودة بين الروابط التساهمية ، عندما تشترك الذرات في ستة إلكترونات أو ثلاثة أزواج ، في رابطة سيجما (σ) واثنين من الترابط (π). يتم تمثيله بثلاثة خطوط ويمكن رؤيته في جزيئات مثل الأسيتيلين (C ₂ H ₂):

HC≡CH

أخيرًا ، لوحظ وجود روابط رباعية ، لكنها نادرة وتقتصر بشكل أساسي على المركبات المعدنية ، مثل أسيتات الكروم (II) وغيرها.

أمثلة

بالنسبة للروابط البسيطة ، فإن الحالة الأكثر شيوعًا هي حالة الهيدروجين ، كما يتضح أدناه:

حالة الرابطة الثلاثية هي حالة النيتروجين في أكسيد النيتروز (N ₂ O) ، كما هو موضح أدناه ، مع رؤية روابط سيجما وباي:

المراجع

1. تشانغ ، ر. (2007). كيمياء. (الطبعة التاسعة). ماكجرو هيل.
2. تشيم Libretexts. (سادس). تم الاسترجاع من chem.libretexts.org
3. آن ماري هيلمنستين ، ب. (بدون تاريخ). تعافى من thinkco.com
4. لوديش ، هـ. ، بيرك ، أ. ، زيبورسكي ، إس إل ، ماتسودايرا ، بي ، بالتيمور ، دي ، ودارنيل ، جي (2000). بيولوجيا الخلية الجزيئية. نيويورك: WH Freeman.
5. ويكي الجامعة. (سادس). تم الاسترجاع من en.wikiversity.org