الرابطة التساهمية غير القطبية: الخصائص والتكوين والأنواع - كيمياء - 2025

A الرابطة التساهمية اقطبي هو نوع من السندات الكيميائية التي ذرتين التي تمتلك كهربية مشابهة حصة الالكترونات لتشكيل جزيء.

يوجد هذا النوع من الروابط في عدد كبير من المركبات التي لها خصائص مختلفة ، حيث توجد بين ذرتين من النيتروجين التي تشكل الأنواع الغازية (N ₂) ، وبين ذرات الكربون والهيدروجين التي تربط جزيء غاز الميثان معًا. (CH ₄) ، على سبيل المثال.

الرابطة التساهمية غير القطبية للميثان. بواسطة CNX OpenStax ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

يُعرف باسم السالبية الكهربية للخاصية التي تمتلكها العناصر الكيميائية والتي تشير إلى مدى عظم أو صغر قدرة هذه الأنواع الذرية على جذب كثافة الإلكترون تجاه بعضها البعض.

تختلف قطبية الروابط التساهمية غير القطبية في الكهربية للذرات بأقل من 0.4 (كما هو مبين في مقياس بولينج). إذا كانت أكبر من 0.4 وأقل من 1.7 ، فستكون رابطة تساهمية قطبية ، بينما إذا كانت أكبر من 1.7 ستكون رابطة أيونية.

وتجدر الإشارة إلى أن الكهربية للذرات تصف فقط تلك التي تشارك في رابطة كيميائية ، أي عندما تكون جزءًا من جزيء.

الخصائص العامة للرابطة التساهمية غير القطبية

يميز مصطلح "غير قطبي" الجزيئات أو الروابط التي لا تظهر أي قطبية. عندما يكون الجزيء غير قطبي يمكن أن يعني شيئين:

- لا ترتبط ذراته بالروابط القطبية.

-لديها روابط قطبية من النوع ، ولكن تم توجيهها بطريقة متناظرة بحيث يلغي كل منها العزم ثنائي القطب للآخر.

بقلم Jacek FH ، من ويكيميديا ​​كومنز

وبالمثل ، هناك عدد كبير من المواد التي تظل فيها جزيئاتها مرتبطة ببعضها البعض في بنية المركب ، سواء في المرحلة السائلة أو الغازية أو الصلبة.

عندما يحدث هذا ، فإنه يرجع ، في جزء كبير منه ، إلى ما يسمى بقوى أو تفاعلات فان دير فال ، بالإضافة إلى ظروف درجة الحرارة والضغط التي يحدث فيها التفاعل الكيميائي.

تحدث هذه الأنواع من التفاعلات ، والتي تحدث أيضًا في الجزيئات القطبية ، بسبب حركة الجسيمات دون الذرية ، وخاصة الإلكترونات عندما تتحرك بين الجزيئات.

نتيجة لهذه الظاهرة ، في غضون لحظات ، يمكن أن تتراكم الإلكترونات في أحد طرفي الأنواع الكيميائية ، مع التركيز في مناطق معينة من الجزيء وإعطائه نوعًا من الشحن الجزئي ، وتوليد ثنائيات أقطاب معينة وجعل الجزيئات تبقى قريبة جدًا من بعضها البعض. على بعضهم البعض.

القطبية والتماثل

ومع ذلك ، لا يتشكل هذا ثنائي القطب الصغير في مركبات مرتبطة بروابط تساهمية غير قطبية ، لأن الفرق بين سلبيتها الكهربية هو صفر تقريبًا أو صفر تمامًا.

في حالة الجزيئات أو الروابط المكونة من ذرتين متساويتين ، أي عندما تكون سلبيتها الكهربية متطابقة ، يكون الفرق بينهما صفرًا.

بهذا المعنى ، تُصنف الروابط على أنها تساهمية غير قطبية عندما يكون الفرق في الكهربية بين الذرتين اللتين تشكلان الرابطة أقل من 0.5.

على العكس من ذلك ، عندما ينتج عن هذا الطرح قيمة بين 0.5 و 1.9 ، يتم وصفه بأنه التساهمية القطبية. في حين أنه عندما ينتج عن هذا الاختلاف رقم أكبر من 1.9 ، فإنه يعتبر بالتأكيد رابطة أو مركبًا ذا طبيعة قطبية.

لذلك ، يتكون هذا النوع من الروابط التساهمية بفضل مشاركة الإلكترونات بين ذرتين تتخلى عن كثافة إلكتروناتها بالتساوي.

لهذا السبب ، بالإضافة إلى طبيعة الذرات المشاركة في هذا التفاعل ، فإن الأنواع الجزيئية المرتبطة بهذا النوع من الروابط تميل إلى أن تكون متماثلة تمامًا ، وبالتالي ، فإن هذه الروابط عادة ما تكون قوية جدًا.

كيف تتشكل الرابطة التساهمية غير القطبية؟

بشكل عام ، تنشأ الروابط التساهمية عندما يشارك زوج من الذرات في مشاركة أزواج من الإلكترونات ، أو عندما يكون توزيع كثافة الإلكترون متساويًا بين كلا النوعين الذريين.

يصف نموذج لويس هذه الاتحادات على أنها تفاعلات ذات غرض مزدوج: يتم مشاركة الإلكترونين بين زوج من الذرات المعنية ، وفي نفس الوقت ، يملأان مستوى الطاقة الخارجي (غلاف التكافؤ) لكل منهما ، مما يمنحهما قدر أكبر من الاستقرار.

نظرًا لأن هذا النوع من الروابط يعتمد على الاختلاف في الكهربية بين الذرات التي تتكون منها ، فمن المهم معرفة أن العناصر ذات أعلى كهرسلبية (أو أكثر كهرسلبية) هي العناصر التي تجذب الإلكترونات بقوة نحو بعضها البعض.

تميل هذه الخاصية إلى الزيادة في الجدول الدوري في الاتجاه الأيسر - الأيمن وفي اتجاه تصاعدي (من أسفل إلى أعلى) ، بحيث يكون العنصر الذي يعتبر أقل كهرسلبية في الجدول الدوري هو الفرانسيوم (حوالي 0.7) والفلور الذي يحتوي على أعلى كهرسلبية (حوالي 4.0).

تحدث هذه الروابط بشكل أكثر شيوعًا بين ذرتين ينتميان إلى غير فلزات أو بين ذرة غير معدنية وذرة ذات طبيعة فلزية.

الطلب والطاقة

من وجهة نظر داخلية أكثر ، من حيث تفاعلات الطاقة ، يمكن القول أن زوجًا من الذرات يجذب بعضهما البعض ويشكل رابطة إذا أدت هذه العملية إلى انخفاض في طاقة النظام.

وبالمثل ، عندما تفضل الظروف المعينة أن تتفاعل الذرات التي تتفاعل مع بعضها البعض ، فإنها تقترب ، وذلك عندما يتم إنتاج الرابطة أو تكوينها ؛ طالما أن هذا النهج والاتحاد اللاحق يتضمن تكوينًا يحتوي على طاقة أقل من الترتيب الأولي ، حيث تم فصل الذرات.

الطريقة التي تتحد بها الأنواع الذرية لتكوين الجزيئات موصوفة بقاعدة الثمانيات ، التي اقترحها عالم الكيمياء الفيزيائية الأمريكي المولد جيلبرت نيوتن لويس.

تنص هذه القاعدة الشهيرة بشكل أساسي على أن ذرة أخرى غير الهيدروجين تميل إلى الارتباط حتى تحيط بها ثمانية إلكترونات في غلاف التكافؤ الخاص بها.

هذا يعني أن الرابطة التساهمية تنشأ عندما تفتقر كل ذرة إلى عدد كافٍ من الإلكترونات لملء ثماني بتاتها ، أي عندما تشارك إلكتروناتها.

لتحقيق الاستقرار في بنية ثاني أكسيد الكربون ، فإن ذرة الكربون مطلوبة لتشكيل رابطتين مزدوجتين مع كل ذرة أكسجين ، وبالتالي تحقيق قاعدة الثمانيات.

هذه القاعدة لها استثناءات خاصة بها ، ولكنها بشكل عام تعتمد على طبيعة العناصر المتضمنة في الارتباط.

أنواع العناصر التي تشكل الرابطة التساهمية غير القطبية

عندما يتم تكوين رابطة تساهمية غير قطبية ، يمكن ضم ذرتين من نفس العنصر أو عناصر مختلفة من خلال مشاركة الإلكترونات من مستويات الطاقة الخارجية ، والتي هي ما هو متاح لتشكيل الروابط.

عندما يحدث هذا الاتحاد الكيميائي ، تميل كل ذرة إلى الحصول على التكوين الإلكتروني الأكثر استقرارًا ، وهو التكوين الذي يتوافق مع الغازات النبيلة. لذا فإن كل ذرة "تسعى" عمومًا للحصول على أقرب تكوين للغازات النبيلة في الجدول الدوري ، إما بإلكترونات أقل أو أكثر من تكوينها الأصلي.

لذلك ، عندما تنضم ذرتان من نفس العنصر لتشكيل رابطة تساهمية غير قطبية ، فذلك لأن هذه الرابطة تمنحهما تكوينًا أقل نشاطًا وبالتالي أكثر استقرارًا.

أبسط مثال على هذا النوع هو غاز الهيدروجين (H ₂) ، على الرغم من أمثلة أخرى مثل غازات الأكسجين (O ₂) والنيتروجين (N ₂).

ذرتا هيدروجين متطابقتان يجذب فيهما زوج الإلكترونات بنفس الطريقة ، مما يؤدي إلى عدم وجود قطبية في الرابطة.

الروابط التساهمية غير القطبية لذرات مختلفة

يمكن أيضًا تكوين رابطة غير قطبية بين عنصرين غير فلزيين أو عنصر فلزي وعنصر غير معدني.

في الحالة الأولى ، تتكون العناصر غير المعدنية من العناصر التي تنتمي إلى مجموعة مختارة من الجدول الدوري ، من بينها الهالوجينات (اليود والبروم والكلور والفلور) والغازات النبيلة (الرادون والزينون والكريبتون) ، الأرجون ، النيون ، الهليوم) وعدد قليل من الآخرين مثل الكبريت والفوسفور والنيتروجين والأكسجين والكربون وغيرها.

مثال على ذلك هو اتحاد ذرات الكربون والهيدروجين ، وهو الأساس لمعظم المركبات العضوية.

في الحالة الثانية ، أشباه الفلزات هي تلك التي لها خصائص وسيطة بين اللافلزات والأنواع التي تنتمي إلى المعادن في الجدول الدوري. من بينها: الجرمانيوم ، والبورون ، والأنتيمون ، والتيلوريوم ، والسيليكون ، وغيرها.

أمثلة

يمكن القول أن هناك نوعين من الروابط التساهمية. على الرغم من أنه في الممارسة العملية لا يوجد فرق بينهما ، فهذه هي:

- عندما تكون الذرات المتطابقة رابطة.

- عندما تتحد ذرتان مختلفتان لتشكيل جزيء.

بين ذرات متطابقة

في حالة الروابط التساهمية غير القطبية التي تحدث بين ذرتين متطابقتين ، فإن الكهربية الكهربية لكل منهما لا تهم حقًا ، لأنها ستكون دائمًا متشابهة تمامًا ، لذا فإن الاختلاف في الكهربية سيكون دائمًا صفرًا.

هذه هي حالة الجزيئات الغازية مثل الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والفلور والكلور والبروم واليود.

الرابطة التساهمية غير القطبية لاثنين من ذرات الأكسجين متطابقة.

بين الذرات المختلفة

على العكس من ذلك ، عندما تكون اتحادات بين ذرات مختلفة ، يجب أن تؤخذ سلبيتها الكهربية في الاعتبار لتصنيفها على أنها غير قطبية.

هذه هي حالة جزيء الميثان ، حيث يتم إلغاء عزم ثنائي القطب المتكون في كل رابطة كربون-هيدروجين لأسباب تتعلق بالتناظر. وهذا يعني عدم فصل الشحنات ، وبالتالي لا يمكنها التفاعل مع الجزيئات القطبية مثل الماء ، مما يجعل هذه الجزيئات وغيرها من الهيدروكربونات القطبية كارهة للماء.

الجزيئات غير القطبية الأخرى هي: رابع كلوريد الكربون (CCl ₄) والبنتان (C ₅ H ₁₂) والإيثيلين (C ₂ H ₄) وثاني أكسيد الكربون (CO ₂) والبنزين (C ₆ H ₆) والتولوين (C ₇₎ ح ₈).

الرابطة التساهمية غير القطبية لثاني أكسيد الكربون.

المراجع

1. Bettelheim ، FA ، Brown ، WH ، Campbell ، MK ، Farrell ، SO and Torres ، O. (2015). مقدمة في الكيمياء العامة والعضوية والحيوية. تعافى من books.google.co.ve
2. LibreTexts. (سادس). روابط تساهمية. تم الاسترجاع من chem.libretexts.org
3. براون ، دبليو ، فوت ، سي ، إيفرسون ، ب ، أنسلين ، إي (2008). الكيمياء العضوية. تعافى من books.google.co.ve
4. ThoughtCo. (سادس). أمثلة على الجزيئات القطبية وغير القطبية. تعافى من thinkco.com
5. Joesten ، MD ، Hogg ، JL and Castellion ، ME (2006). عالم الكيمياء: الأساسيات: الأساسيات. تعافى من books.google.co.ve
6. ويكيبيديا. (سادس). الرابطة التساهمية. تم الاسترجاع من en.wikipedia.org